受迫振動(dòng)、共振+導(dǎo)學(xué)案- 高二上學(xué)期物理人教版（2019）選擇性必修第一冊(cè)

第二章機(jī)械振動(dòng)第六節(jié)受迫振動(dòng)共振【重點(diǎn)難點(diǎn)】1、知道怎樣的振動(dòng)是固有振動(dòng)、什么是固有頻率；2、理解怎樣的振動(dòng)是阻尼振動(dòng)以及阻尼振動(dòng)的能量衰減方式；3、理解驅(qū)動(dòng)力、受迫振動(dòng)的概念，知道受迫振動(dòng)的頻率決定因素；4、知道什么是共振現(xiàn)象，發(fā)生共振的條件，共振曲線的意義；5、了解共振應(yīng)用和防止的實(shí)例；【知識(shí)梳理】一、振動(dòng)中的能量損失1、固有振動(dòng)如果振動(dòng)系統(tǒng)不受____________的作用，此時(shí)的振動(dòng)叫作固有振動(dòng)，其振動(dòng)頻率稱為____________。2、阻尼振動(dòng)(1)阻力作用下的振動(dòng)：當(dāng)振動(dòng)系統(tǒng)受到___________的作用時(shí)，振動(dòng)受到了阻尼，系統(tǒng)克服阻尼的作用要做功，消耗機(jī)械能，因而__________減小，最后停下來(lái)。(2)阻尼振動(dòng)：振幅隨時(shí)間逐漸減小的振動(dòng)．振動(dòng)系統(tǒng)受到的阻尼越________，振幅減小得越_______，阻尼振動(dòng)的圖像如圖所示，___________越來(lái)越小，最后停止振動(dòng)?！镜湫屠}】1、一單擺在空氣中振動(dòng)，振幅逐漸減小，下列說(shuō)法正確的是（）A．機(jī)械能逐漸轉(zhuǎn)化為其他形式的能B．后一時(shí)刻的動(dòng)能一定小于前一時(shí)刻的動(dòng)能C．后一時(shí)刻的勢(shì)能一定小于前一時(shí)刻的勢(shì)能D．后一時(shí)刻的機(jī)械能一定大于前一時(shí)刻的機(jī)械能【典型例題】2、如圖是單擺做阻尼振動(dòng)的位移—時(shí)間圖像，請(qǐng)比較擺球在P與N時(shí)刻的勢(shì)能、動(dòng)能、機(jī)械能的大?。篲___________、____________、____________。受迫振動(dòng)1、驅(qū)動(dòng)力：作用于振動(dòng)系統(tǒng)的周期性的外力。2、受迫振動(dòng)：振動(dòng)系統(tǒng)在驅(qū)動(dòng)力作用下的振動(dòng)。3、受迫振動(dòng)的頻率：做受迫振動(dòng)的系統(tǒng)振動(dòng)穩(wěn)定后，其振動(dòng)頻率等于驅(qū)動(dòng)力的頻率，跟系統(tǒng)的固有頻率沒(méi)有關(guān)系?！镜湫屠}】3、（多選）下列說(shuō)法中正確的是（）實(shí)際的自由振動(dòng)必然是阻尼振動(dòng)在外力作用下的振動(dòng)是受迫振動(dòng)C．阻尼振動(dòng)的振幅越來(lái)越小D．受迫振動(dòng)穩(wěn)定后的頻率與自身物理?xiàng)l件無(wú)關(guān)三、共振現(xiàn)象及其應(yīng)用1、共振(1)定義：當(dāng)驅(qū)動(dòng)力的頻率等于振動(dòng)物體的固有頻率時(shí)，物體做受迫振動(dòng)的振幅達(dá)到最大值的現(xiàn)象。(2)條件：驅(qū)動(dòng)力頻率等于系統(tǒng)的固有頻率。(3)特征：共振時(shí)受迫振動(dòng)的振幅最大。(4)共振曲線：如圖所示．表示受迫振動(dòng)的振幅A與驅(qū)動(dòng)力頻率f的關(guān)系圖像，圖中f0為振動(dòng)物體的固有頻率。【典型例題】4、如圖所示，一彈簧振子做受迫振動(dòng)時(shí)的振幅與驅(qū)動(dòng)力頻率的關(guān)系，由圖可知（）A．驅(qū)動(dòng)力頻率為f2時(shí)，振子處于共振狀態(tài)B．驅(qū)動(dòng)力頻率為f3時(shí)，振子的振動(dòng)頻率為f2C．假如讓振子做自由振動(dòng)，它的頻率為f1D．振子做自由振動(dòng)時(shí)，頻率可以為f1、f2、f3【課后練習(xí)】1.下列關(guān)于機(jī)械振動(dòng)的說(shuō)法正確的是()A.簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)是勻變速運(yùn)動(dòng)B.物體做阻尼振動(dòng)時(shí)，隨振幅的減小，頻率不斷減小C.物體做受迫振動(dòng)時(shí)，其振動(dòng)頻率與固有頻率無(wú)關(guān)D.單擺在周期性的外力作用下做受迫振動(dòng)，外力的頻率越大，則單擺的振幅越大2.下列振動(dòng)中屬于受迫振動(dòng)的是()A.用重錘敲擊一下懸吊著的鐘后，鐘的擺動(dòng)B.打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接通電源后，振針的振動(dòng)C.小孩睡在自由擺動(dòng)的吊床上，小孩隨著吊床一起擺動(dòng)D.彈簧振子在豎直方向上振動(dòng)3.共振篩示意圖如圖所示，共振篩振動(dòng)的固有頻率為5Hz，為使共振篩發(fā)生共振，使其工作效率達(dá)到最高，則偏心輪的轉(zhuǎn)速為()A.5r/s B.10r/s C.0.2r/s D.300r/s4．如圖所示，把兩個(gè)彈簧振子懸掛在同一支架上，已知甲彈簧振子的固有頻率為8Hz，乙彈簧振子的固有頻率為72Hz，當(dāng)支架在受到豎直方向且頻率為9Hz的驅(qū)動(dòng)力作用下做受迫振動(dòng)時(shí)，兩個(gè)彈簧振子的振動(dòng)情況是()A．甲的振幅較大，且振動(dòng)頻率為8HzB．甲的振幅較大，且振幅頻率為9HzC．乙的振幅較大，且振動(dòng)頻率為9HzD．乙的振幅較大，且振幅頻率為72Hz5.如圖所示，曲軸上掛一個(gè)彈簧振子，轉(zhuǎn)動(dòng)搖把，曲軸可帶動(dòng)彈簧振子上下振動(dòng)。開始時(shí)不轉(zhuǎn)動(dòng)搖把，讓振子自由振動(dòng)，測(cè)得其頻率為2Hz?，F(xiàn)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)搖把，轉(zhuǎn)速為240r/min。則（）A．當(dāng)振子穩(wěn)定振動(dòng)時(shí)，它的振動(dòng)周期是0.5sB．當(dāng)振子穩(wěn)定振動(dòng)時(shí)，它的振動(dòng)頻率是4HzC．當(dāng)轉(zhuǎn)速增大時(shí)，彈簧振子的振幅增大D．當(dāng)轉(zhuǎn)速減小時(shí)，彈簧振子的振幅不變6．如圖所示，在一根張緊的水平繩上，懸掛有a、b、c、d、e五個(gè)單擺，讓a擺略偏離平衡位置后無(wú)初速釋放，在垂直紙面的平面內(nèi)振動(dòng)；接著其余各擺也開始振動(dòng)。下列關(guān)于其余各擺說(shuō)法中錯(cuò)誤的是（）A．各擺均做自由振動(dòng)B．c擺的振幅最大C．?dāng)[長(zhǎng)與a相差越大的，振幅越小D．各擺的振動(dòng)周期與a擺相同7．脫水機(jī)把衣服脫水完后切斷電源，電動(dòng)機(jī)還要轉(zhuǎn)一會(huì)兒才能停下來(lái)，在這一過(guò)程中，有時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)脫水機(jī)在某一時(shí)刻振動(dòng)得很劇烈，然后又慢慢振動(dòng)直至停止運(yùn)轉(zhuǎn)，其中振動(dòng)很劇烈的原因是（）A．脫水機(jī)沒(méi)有放平穩(wěn)B．電動(dòng)機(jī)在這一時(shí)刻轉(zhuǎn)快了C．電動(dòng)機(jī)在這一時(shí)刻的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率與脫水機(jī)的固有頻率相近或相等D．是脫水機(jī)出現(xiàn)了故障8．減振器是為加速車架與車身振動(dòng)的衰減，以改善汽車的行駛舒適性的汽配原件，在大多數(shù)汽車的懸架系統(tǒng)內(nèi)部都裝有減震器。汽車的重力一般支撐在固定于軸承上的若干彈簧上，彈簧套在減震器上，兩者同時(shí)起到改善作用。為了研究方便，我們把兩者簡(jiǎn)化成一個(gè)等效勁度系數(shù)為的“彈簧”。汽車開始運(yùn)動(dòng)時(shí)，在振幅較小的情況下，其上下自由振動(dòng)的頻率滿足（為彈簧的壓縮長(zhǎng)度），若人體可以看成一個(gè)彈性體，其固有頻率約為2Hz，已知汽車的質(zhì)量為600kg，每個(gè)人的質(zhì)量為70kg。求：