浙江專版高中物理第十一章機(jī)械振動(dòng)第5節(jié)外力作用下的振動(dòng)學(xué)案新人教版

1、浙江專版高中物理第十一章機(jī)械振動(dòng)第5節(jié)外力作用下的振動(dòng)學(xué)案新人教版選修34外力作用下的振動(dòng)突破教材新知由星曲到圣世 田活學(xué)乳活用新知個(gè)個(gè)擊黃13知識(shí)點(diǎn)一阻尼振動(dòng)探新知基礎(chǔ)練1.固有振動(dòng)和固有頻率(1)固有振動(dòng)：不受外力作用的振動(dòng)。(2)固有頻率：固有振動(dòng)的頻率。2.阻尼振動(dòng)(1)阻尼：當(dāng)振動(dòng)系統(tǒng)受到阻力作用時(shí),振動(dòng)受到了阻尼。(2)阻尼振動(dòng)：振幅逐漸減小的振動(dòng),如圖所示。辨是非(對(duì)的劃“，”，錯(cuò)的劃“X”)1 .阻尼振動(dòng)的振幅是逐漸減小的。(V)2 .做阻尼振動(dòng)的物體機(jī)械能可能不變。(X)3 .做阻尼振動(dòng)的物體頻率是不變的。(V)釋疑難對(duì)點(diǎn)練1 .阻尼振動(dòng)的特點(diǎn)阻尼振動(dòng)中振幅逐漸減小，其機(jī)械能

2、逐漸減小，但振動(dòng)的頻率不會(huì)變化，此頻率稱為固有頻率，由振動(dòng)系統(tǒng)決定。2 .阻尼振動(dòng)與簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的比較阻尼振動(dòng)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生原因受到阻力作用不受阻力作用振幅如果沒(méi)有能量補(bǔ)充，物體的振幅會(huì)越來(lái)越小振幅不及振動(dòng)能量有損失保持不變振動(dòng)圖象實(shí)例汽車上的減振器的振動(dòng)彈簧振干弼生光滑面上的振動(dòng)試身手1.（多選）一單擺做阻尼振動(dòng)，則在振動(dòng)過(guò)程中（）A.振幅越來(lái)越小，周期也越來(lái)越小B.振幅越來(lái)越小，周期不變C.在振動(dòng)過(guò)程中，通過(guò)某一位置時(shí)，機(jī)械能始終不變D.振動(dòng)過(guò)程中，機(jī)械能不守恒，周期不變解析：選BD因單擺做阻尼振動(dòng)，根據(jù)阻尼振動(dòng)的定義可知，其振幅越來(lái)越小。而單擺振動(dòng)過(guò)程中的周期是其固有周期，是由本身?xiàng)l件決定的，

3、是不變的，故A項(xiàng)錯(cuò)誤，B項(xiàng)正確；又因單擺做阻尼振動(dòng)的過(guò)程中，振幅逐漸減小，振動(dòng)的能量也在減小，即機(jī)械能在減少，所以C項(xiàng)錯(cuò)誤，D項(xiàng)正確。知識(shí)點(diǎn):探新知基礎(chǔ)練1 .自由振動(dòng)在沒(méi)有任何阻力的情況下,給振動(dòng)系統(tǒng)一定能量，使它開始振動(dòng)，這樣的振動(dòng)叫自由振動(dòng)。自由振動(dòng)的周期是系統(tǒng)的固有周期。如果把彈簧振子拉離平衡位置后松手，彈簧振子的振動(dòng)就是自由振動(dòng)。2 .驅(qū)動(dòng)力如果存在阻尼作用，振動(dòng)系統(tǒng)最終會(huì)停止振動(dòng)。為了使系統(tǒng)持續(xù)振動(dòng)下去，對(duì)振動(dòng)系統(tǒng)施加周期性的外力，外力對(duì)系統(tǒng)做功，補(bǔ)償系統(tǒng)的能量損耗,這種周期性的外力叫做驅(qū)動(dòng)力。3 .受迫振動(dòng)（1）定義：系統(tǒng)在驅(qū)動(dòng)力作用下的振動(dòng)，叫做受迫振動(dòng)。（2）受迫振動(dòng)的頻率（

4、周期）：做受迫振動(dòng)的物體，其振動(dòng)頻率總等于驅(qū)動(dòng)力的頻率,與系統(tǒng)的固有頻率無(wú)關(guān)。辨是非（對(duì)的劃“，”，錯(cuò)的劃“X”）1 .做受迫振動(dòng)的物體的振動(dòng)頻率等于驅(qū)動(dòng)力的頻率。（V）2 .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)。（V）3 .做受迫振動(dòng)的系統(tǒng)的機(jī)械能守恒。（x）釋疑難對(duì)點(diǎn)練受迫振動(dòng)的特點(diǎn)（1）做受迫振動(dòng)的物體，其振動(dòng)頻率由驅(qū)動(dòng)力頻率決定，即其振動(dòng)頻率總等于驅(qū)動(dòng)力的頻率，驅(qū)動(dòng)力頻率改變，物體做受迫振動(dòng)的頻率就改變，與系統(tǒng)的固有頻率無(wú)關(guān)。（2）物體的固有頻率對(duì)其所做的受迫振動(dòng)也有影響，表現(xiàn)在其振幅的大小上，驅(qū)動(dòng)力頻率越接近物體的固有頻率，其振幅越大。試身手2,下列振動(dòng)中屬于受迫振動(dòng)的是（）A

5、.用重錘敲擊一下懸吊著的鐘后，鐘的振動(dòng)8 .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沿上下方向振動(dòng)解析：選B受迫振動(dòng)是振動(dòng)物體在系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)力作用下的運(yùn)動(dòng)，故只有B對(duì)。知識(shí)點(diǎn)二共振的條件探新知基礎(chǔ)練9 .共振的條件驅(qū)動(dòng)力的頻率等于系統(tǒng)的固有頻率。10 特征在受迫振動(dòng)中，共振時(shí)受迫振動(dòng)的振幅最大。11 共振曲線（如圖所示）力受埴振動(dòng)的振幅（固有順率）/辨是非（對(duì)的劃，錯(cuò)的劃“x”）1 .發(fā)生共振時(shí)，驅(qū)動(dòng)力可能對(duì)系統(tǒng)做正功，也可能對(duì)系統(tǒng)做負(fù)功。（X）2 .發(fā)生共振時(shí)，受迫振動(dòng)的振幅最大。（V）3 .驅(qū)動(dòng)力的頻率等于系統(tǒng)的固有頻率時(shí)發(fā)生共

6、振。（V）釋疑難對(duì)點(diǎn)練1 .對(duì)共振條件的理解（1）從受力角度看：當(dāng)振動(dòng)物體所受驅(qū)動(dòng)力的方向跟它的運(yùn)動(dòng)方向相同時(shí)，驅(qū)動(dòng)力對(duì)它起加速作用，使它的振幅增大，驅(qū)動(dòng)力的頻率跟物體的固有頻率越接近，使物體振幅增大的力的作用次數(shù)就越多，當(dāng)驅(qū)動(dòng)力的頻率等于物體的固有頻率時(shí)，它的每一次作用都使物體的振幅增加，從而振幅達(dá)到最大。（2）從功能關(guān)系看：當(dāng)驅(qū)動(dòng)力的頻率越接近物體的固有頻率時(shí)，驅(qū)動(dòng)力與物體運(yùn)動(dòng)一致的次數(shù)越多，驅(qū)動(dòng)力對(duì)物體做正功越多，振幅就越大。當(dāng)驅(qū)動(dòng)力的頻率等于物體的固有頻率時(shí)，驅(qū)動(dòng)力始終對(duì)物體做正功，使振動(dòng)能量不斷增加，振幅不斷增大，直到增加的能量等于克服阻尼作用損耗的能量，振幅才不再增加。2.自由振動(dòng)

7、、受迫振動(dòng)和共振的比較自由振動(dòng)受迫振動(dòng)共振受力情況僅受回復(fù)力受周期性驅(qū)動(dòng)力作用受周期性驅(qū)動(dòng)力作用振動(dòng)周期或頻率由系統(tǒng)本身性質(zhì)決定，即固有周期或固有頻率由驅(qū)動(dòng)力的周期或頻率決定，即T=T驅(qū)或f=f驅(qū)T驅(qū)=丁固或f驅(qū)=固振動(dòng)能量振動(dòng)物體的機(jī)械能/、變由產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力的物體提供振動(dòng)物體獲得的能量最大常見例子彈簧振子或單擺（efo時(shí)，該振動(dòng)系統(tǒng)的振幅隨f減小而增大C.該振動(dòng)系統(tǒng)的振動(dòng)穩(wěn)定后，振動(dòng)的頻率等于foD.該振動(dòng)系統(tǒng)的振動(dòng)穩(wěn)定后，振動(dòng)的頻率等于f解析：選BD由共振條件及共振曲線可知：驅(qū)動(dòng)力頻率f驅(qū)越接近振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率fo,振動(dòng)系統(tǒng)振幅越大，故可知：當(dāng)fvfo時(shí)，振幅隨f的增大而增大，A錯(cuò)誤；當(dāng)f

8、fo時(shí)，振幅隨f的減小而增大，B正確；系統(tǒng)振動(dòng)穩(wěn)定時(shí)，振動(dòng)頻率等于驅(qū)動(dòng)力頻率f,與固有頻率fo無(wú)關(guān)，D正確，C錯(cuò)誤。8.鋪設(shè)鐵軌時(shí)，每?jī)筛撥壗涌p處都必須留有一定的間隙，勻速運(yùn)行的列車經(jīng)過(guò)軌端接縫處時(shí)，車輪就會(huì)受到一次沖擊。由于每一根鋼軌長(zhǎng)度相等，所以這個(gè)沖擊力是周期性的，列車受到周期性的沖擊做受迫振動(dòng)。每根鋼軌長(zhǎng)為12.6m,列車固有振動(dòng)周期為o.315s。下列說(shuō)法正確的是（）A.列車的危險(xiǎn)速率為4om/s8 .列車過(guò)橋需要減速，是為了防止橋梁發(fā)生共振現(xiàn)象C.列車運(yùn)行的振動(dòng)頻率和列車的固有頻率總是相等的D.增加鋼軌的長(zhǎng)度有利于列車高速運(yùn)行解析：選ABD對(duì)于受迫振動(dòng)，當(dāng)驅(qū)動(dòng)力的頻率與固有頻率相

9、等時(shí)將發(fā)生共振現(xiàn)象，所以列車的危險(xiǎn)速率v=T=40m/s,A正確；為了防止共振現(xiàn)象發(fā)生，列車過(guò)橋時(shí)需要減速，B正確；為了防止列車發(fā)生共振現(xiàn)象，其運(yùn)行的振動(dòng)頻率與其固有頻率不能相等，C錯(cuò)誤，由丫=口，L增大時(shí)，T不變，v變大，D正確。9 .下列關(guān)于共振和防止共振的說(shuō)法，正確的是（）A.共振現(xiàn)象總是有害的，所以要避免共振現(xiàn)象發(fā)生10 隊(duì)伍過(guò)橋要慢行是為了不產(chǎn)生周期性的驅(qū)動(dòng)力，從而避免產(chǎn)生共振C.火車過(guò)橋慢行是為了使驅(qū)動(dòng)力的頻率遠(yuǎn)小于橋的固有頻率，從而避免產(chǎn)生共振D.利用共振時(shí)，應(yīng)使驅(qū)動(dòng)力的頻率接近或等于振動(dòng)物體的固有頻率；防止共振危害時(shí)，應(yīng)使驅(qū)動(dòng)力的頻率遠(yuǎn)離振動(dòng)物體的固有頻率解析：選CD共振現(xiàn)象不

10、一定總是有害的，有的時(shí)候我們要利用共振現(xiàn)象，如共振篩，共振轉(zhuǎn)速計(jì)等，故A錯(cuò)誤；隊(duì)伍過(guò)橋慢行也會(huì)產(chǎn)生周期性的驅(qū)動(dòng)力，即會(huì)產(chǎn)生共振，故B錯(cuò)誤；火車過(guò)橋要慢行，目的是使驅(qū)動(dòng)力頻率遠(yuǎn)小于橋梁的固有頻率，以免發(fā)生共振損壞橋，C正確；受迫振動(dòng)的頻率等于驅(qū)動(dòng)力的頻率，所以利用共振時(shí)，應(yīng)使驅(qū)動(dòng)力的頻率接近或等于振動(dòng)物體的固有頻率，防止共振危害時(shí)，應(yīng)盡量使驅(qū)動(dòng)力頻率遠(yuǎn)離振動(dòng)物體的固有頻率，故D正確。10.某簡(jiǎn)諧振子，自由振動(dòng)時(shí)的振動(dòng)圖象如圖甲中的曲線I所示，而在某驅(qū)動(dòng)力作用下做受迫振動(dòng)時(shí)，穩(wěn)定后的振動(dòng)圖象如圖甲中的曲線n所示，那么，此受迫振動(dòng)對(duì)應(yīng)的狀態(tài)可能是圖乙中的（）A.a點(diǎn)B.b點(diǎn)C.c點(diǎn)D.一定不是c點(diǎn)解析：選AD振子的固有周期與驅(qū)動(dòng)力周期的關(guān)系是T驅(qū)VT固，所以受迫振動(dòng)的狀態(tài)一定不是題圖乙中的b點(diǎn)和c點(diǎn)，可能是a點(diǎn)，故選ADo三、非選擇題11.如圖所示為用頻閃照相的方法拍到的一個(gè)水平放置的彈簧振子振動(dòng)情況。甲圖是振子靜止在平衡位置的照片，乙圖是振子被拉伸到左側(cè)距平衡位置20mm處，放手后向右運(yùn),1,動(dòng)了周期內(nèi)的頻閃照片。已知頻閃的頻率為10Hz。求：krt(1)相鄰兩次閃光的時(shí)間間隔t0、彈簧振子振