物理人教版（2019）選擇性必修第一冊(cè)受迫振動(dòng) 共振

2.6受迫振動(dòng)

共振人教版普通高中物理

選擇性必修第一冊(cè)聲波碎杯，為什么？你能舉出更多類似的例子嗎？登山時(shí)嚴(yán)禁大喊，以免引起雪崩軍隊(duì)過橋，改齊步為便步獅吼功，天下無雙微風(fēng)起浪，蛇形共舞2.固有振動(dòng)下的周期或頻率，與振幅無關(guān)，僅由系統(tǒng)自身的性質(zhì)決定。1.定義：振動(dòng)系統(tǒng)不受外力作用，僅在自身回復(fù)力作用下的振動(dòng)。固有周期：固有振動(dòng)的周期T固有頻率：固有振動(dòng)的頻率f一、固有振動(dòng)我命由我不由天問題1：什么是固有振動(dòng)?什么是固有周期和頻率？固有周期和頻率由什么決定？二、阻尼振動(dòng)1.定義：振幅逐漸減小的振動(dòng)，叫阻尼振動(dòng)。①受到阻力

②振幅減小

③周期不變

④機(jī)械能減少問題2：什么是阻尼振動(dòng)？有何特點(diǎn)？阻尼振動(dòng)中系統(tǒng)能量衰減的方式有幾種？能量是如何轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的？2.特點(diǎn)：TTT周期不變（2）輻射阻尼：由于振動(dòng)系統(tǒng)引起鄰近介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)，使能量向四周輻射出去，從而自身機(jī)械能減少。摩擦阻尼輻射阻尼3.分類：振動(dòng)系統(tǒng)能量衰減的方式通常有兩種。（1）摩擦阻尼：由于振動(dòng)系統(tǒng)受到摩擦阻力的作用，使振動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)械能逐漸轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。生活中的振動(dòng)都是阻尼振動(dòng)1.（多選）一單擺做阻尼振動(dòng)，則在振動(dòng)過程中(

)A．振幅越來越小，周期也越來越小B．振幅越來越小，周期不變C．在振動(dòng)過程中，通過某一位置時(shí)，機(jī)械能始終不變D．振動(dòng)過程中，機(jī)械能不守恒，頻率不變BD針對(duì)訓(xùn)練2.（多選）如圖所示為單擺做阻尼振動(dòng)時(shí)的振動(dòng)圖線，下列說法正確的是（

）A.擺球在A時(shí)刻的勢(shì)能等于在B時(shí)刻的勢(shì)能B.擺球在A時(shí)刻的動(dòng)能大于在B時(shí)刻的動(dòng)能C.擺球在A時(shí)刻的機(jī)械能等于在B時(shí)刻的機(jī)械能D.擺球在后一時(shí)刻的機(jī)械能總比前一時(shí)刻的機(jī)械能小ABD思考：阻尼振動(dòng)最終要停下來，那么怎樣才能產(chǎn)生持續(xù)的振動(dòng)呢？三、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.驅(qū)動(dòng)力:對(duì)振動(dòng)系統(tǒng)施加的周期性的外力。3.受迫振動(dòng)的特點(diǎn)：受迫振動(dòng)的頻率總等于驅(qū)動(dòng)力的頻率，與系統(tǒng)的固有頻率無關(guān)。順勢(shì)而為觀看演示并思考：驅(qū)動(dòng)力的頻率越大，物體做受迫振動(dòng)的振幅越大嗎？判斷各球的振幅和周期a驅(qū)動(dòng)b、c、d振動(dòng)時(shí)各自的振幅大小關(guān)系？b驅(qū)動(dòng)a、c、d振動(dòng)時(shí)各自的振幅大小關(guān)系？d驅(qū)動(dòng)a、b、c振動(dòng)時(shí)各自的振幅大小關(guān)系？已知a、b、c、d單擺擺長關(guān)系Lb>La=Lc>Lda、b、c、d自由振動(dòng)時(shí)振動(dòng)周期大小關(guān)系？四、共振現(xiàn)象及其應(yīng)用

1.定義：驅(qū)動(dòng)力頻率f等于系統(tǒng)的固有頻率f0時(shí)，受迫振動(dòng)的振幅最大，這種現(xiàn)象叫作共振。2.共振的條件：驅(qū)動(dòng)力的頻率與物體的固有頻率相等，即f＝f03.共振曲線:①f驅(qū)=f固時(shí)，A=Am,Am的大小取決于驅(qū)動(dòng)力的幅度。②f驅(qū)與f固越接近，受迫振動(dòng)的振幅越大，f驅(qū)與f固相差越遠(yuǎn)，振幅越小。4.共振的應(yīng)用及防止（1）應(yīng)用：使驅(qū)動(dòng)力的頻率接近或等于振動(dòng)物體的固有頻率。實(shí)際上人和動(dòng)物也都無時(shí)無刻不在共振，我們喉嚨間發(fā)出的每個(gè)顫動(dòng)，都是因?yàn)榕c空氣產(chǎn)生了共振。炎熱的午間，蟬兒發(fā)出的“知了”聲；寧靜的夜晚，蟋蟀發(fā)出的“嘰嘶”聲；還有不知疲倦的大肚子蟈蟈的鳴叫聲等等，各自組成了大自然中動(dòng)人的旋律。所以說，如果沒有共振，世界將會(huì)失去多少天籟、大地將會(huì)變得多么沉寂。（2）防止：使驅(qū)動(dòng)力的頻率與物體的固有頻率不同，而且相差越大越好。登山時(shí)嚴(yán)禁大喊，以免引起雪崩軍隊(duì)過橋，改齊步為便步自由振動(dòng)、受迫振動(dòng)和共振的關(guān)系比較自由振動(dòng)受迫振動(dòng)共振受力情況受回復(fù)力受驅(qū)動(dòng)力作用受驅(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T0或固有頻率f0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)=T0或f驅(qū)=f0振動(dòng)能量振動(dòng)物體的機(jī)械能不變由產(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θ≤5°機(jī)械工作時(shí)底座發(fā)生的振動(dòng)共振篩、聲音的共鳴課堂小結(jié)(1)無論發(fā)生共振與否,受迫振動(dòng)的物體的頻率都等于驅(qū)動(dòng)力的頻率,但只有發(fā)生共振現(xiàn)象時(shí)振幅才能達(dá)到最大。(2)受迫振動(dòng)系統(tǒng)中的能量轉(zhuǎn)化不再只有系統(tǒng)內(nèi)部動(dòng)能和勢(shì)能的轉(zhuǎn)化,還有驅(qū)動(dòng)力對(duì)系統(tǒng)做正功補(bǔ)償系統(tǒng)因克服阻力而損失的機(jī)械能。2.對(duì)受迫振動(dòng)和共振的理解

ADA.A、B、C、D四個(gè)單擺的周期均相同B.只有A、C兩個(gè)單擺的周期相同C.B、C、D中因D的質(zhì)量最小,故其振幅是最大的D.B、C、D中C的振幅最大E.B、C、D中C的振幅最小針對(duì)訓(xùn)練2.下列說法正確的是（）A．做簡諧運(yùn)動(dòng)的物體的回復(fù)力一定是物體所受的合力B．單擺在任何情況下的運(yùn)動(dòng)都是簡諧運(yùn)動(dòng)C．做受迫振動(dòng)的物體，其振動(dòng)頻率與固有頻率無關(guān)D．驅(qū)動(dòng)力的頻率越大，受迫振動(dòng)的振幅就越大C3.(多選)將測(cè)力傳感器接到計(jì)算機(jī)上可以測(cè)量快速變化的力，將單擺掛在測(cè)力傳感器的探頭上，測(cè)力探頭與計(jì)算機(jī)連接，用此方法測(cè)得的單擺擺動(dòng)過程中擺線上拉力的大小隨時(shí)間變化的曲線如圖所示，取g＝10m/s2.某同學(xué)由此圖象提供的信息做出了下列判斷，其中正確的是（

）A．?dāng)[球的周期T＝0.5s B．單擺的擺長L＝1mC．t＝0.5s時(shí)擺球正經(jīng)過最低點(diǎn)

D．?dāng)[球運(yùn)動(dòng)過程中周期越來越小BC4.(多選)如圖所示為某振動(dòng)系統(tǒng)做受迫振動(dòng)的振幅A隨驅(qū)動(dòng)力頻率f變化的關(guān)