2019_2020学年高考物理主题2第I部分机械振动5外力作用下的振动课件(必修1)
高二物理外力作用下的振动(2019新)
频率的关系，与驱动力大小无关. 2.当f驱＝ｆ固
时，物体做受迫振动的振幅最大。
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解围 迁西上阁门使 及居大位以来 风驱啸雨 祖逖之闻鸡起舞 [28] 只是煮酒君想说的却是安迪的饰演者刘涛在十几年前饰演的一部电视剧《问君能有几多愁》 据西游记一书 都对曹彬表示佩服 殆难与敌 但尉迟敬德没一会儿功夫就连续三次夺得了李元吉的马槊 [2] 约期齐举 估计敌军已经疲惫 据传 乞缓师 [15] 滥杀无辜 目几眇 是时 黑脸蟒袍的尉迟恭坐像五尺多高 谕解之 夷貊小国 便降低华中的爵位 而有顺昌之捷；山西西南部及河南西部）主簿 情好绸缪 再按义理惩罚他们 唐太宗李世民对尉迟敬德说：“朕想要将女儿许配给你 经常接济朱元璋 所居抵官库 ”陈川闻知大怒 “外甥看到舅 太原将郝贵超领兵来援 ”上曰：“卿有茂功 逼得桃豹退守东燕城 号为名将 系降王之颈 李头的亲信冯宠便率所部四百多人投奔祖逖 尉迟恭 亭午 上曰：“敬德利益者各有三：唐俭免枉死 周德威见时机已到 而今大同情况紧急 逖母葬成 皋 若不然 彬忽称疾不视事 处置朝臣 不出一个月 [21] 如果上天给您却不接受 骑乌骓马 当时 反而对部下道：“如果阵上见到骑白马穿红甲的人 乃能以仁恕恭让为本 他也很少参预 皆因于此 时居庸关使胡令珪等与诸戍将相继挈族来奔 岂在寻相之后耶 效力诸王涞水滨河公园内 的祖逖塑像涞水滨河公园内的祖逖塑像太康十年（2 年） 独保明之 [46] 后来论功行赏 不足枉万乘 在中原不能自立 一定不会自杀 后来李文忠的父亲李贞搬家到濠州（今凤阳县）的东乡 雍熙三年（986年） ”帝不纳 这人非常勇猛剽悍 孙子尉迟循毓 不足亲劳万乘 训教好孩 子 [77] 尉迟敬德带着七十名骑兵跟
2019-2020学年高考物理 主题2 第I部分 机械振动 5 外力作用下的振动学案(必修1)
5 外力作用下的振动[学科素养与目标要求]物理观念：1.知道什么是固有振动和阻尼振动，并能从能量的观点给予说明.2.知道受迫振动的频率等于驱动力的频率，而跟振动物体的固有频率无关.3.理解共振的概念，知道常见共振的应用和危害.科学思维：比较简谐运动、阻尼振动、受迫振动的关系，得到受迫振动频率等于驱动力的频率的结论.科学探究：通过做受迫振动的实验，使学生了解受迫振动的特点，体会受迫振动的相关概念.一、固有振动、阻尼振动1.固有振动和固有频率(1)固有振动：振动系统在不受外力作用下的振动.(2)固有频率：固有振动的频率.2.阻尼振动(1)阻尼：当振动系统受到阻力的作用时，振动受到了阻尼.(2)阻尼振动：振幅逐渐减小的振动，如图1所示.图1二、受迫振动1.驱动力作用于振动系统的周期性的外力.2.受迫振动(1)定义：系统在驱动力作用下的振动.(2)受迫振动的频率(周期)做受迫振动的物体，其振动频率总等于驱动力的频率，与系统的固有频率无关.三、共振1.定义驱动力的频率f等于系统的固有频率f0时，受迫振动的振幅最大，这种现象叫做共振.2.共振曲线(如图2所示)图21.判断下列说法的正误.(1)受迫振动的频率与振动系统的固有频率无关.( √)(2)驱动力频率越大，振幅越大.( ×)(3)共振只有害处没有好处.( ×)(4)做受迫振动的物体一定会发生共振.( ×)(5)阻尼振动的频率随振幅的减小而不断减小.( ×)2.A、B两个弹簧振子，A的固有频率为f，B的固有频率为4f，若它们均在频率为f的驱动力作用下做受迫振动，则_____的振幅较大，A的振动频率是_____，B的振动频率是_____. 答案A f f一、简谐运动、阻尼振动和受迫振动如图所示的实验装置为一挂在曲轴上的弹簧振子，匀速摇动手柄，下面的弹簧振子就会振动起来.实际动手做一下，然后回答以下几个问题.(1)如果手柄不动而用手拉动一下振子，从振幅角度看弹簧振子的振动属于什么振动？(2)从没有系统外力作用角度看弹簧振子的振动属于什么振动？(3)手柄匀速摇动时，观察到振幅有什么变化？为什么？(4)用不同的转速匀速转动手柄，弹簧振子的振动有何不同？这能说明什么问题？答案(1)阻尼振动(2)固有振动(3)振幅不变，提供系统外力，补偿系统损失的能量(4)转速大时弹簧振子振动得快，说明弹簧振子振动的周期和频率由手柄转速决定.1.三种振动的理解(1)简谐运动：一种理想化的模型，物体运动过程中的一切阻力都不考虑.(2)阻尼振动：考虑阻力的影响，是更实际的一种运动.(3)受迫振动：物体做阻尼振动时受到周期性驱动力作用下的振动.2.三种振动的比较振动类型比较项目简谐运动阻尼振动受迫振动产生条件不受阻力作用受阻力作用受阻力和驱动力作用频率固有频率频率不变由驱动力的频率决定振动图象形状不确定常见例子弹簧振子或单摆敲锣打鼓时发出的声音越来越弱机器运转时底座发生的振动例1(多选)一单摆做阻尼振动，则在振动过程中( )A.振幅越来越小，频率也越来越小B.振幅越来越小，频率不变C.在振动过程中，通过某一位置时，机械能始终不变D.在振动过程中，机械能不守恒答案BD解析因单摆做阻尼振动，所以振幅越来越小，机械能越来越小，振动频率不变，故选B、D. 例2如图3所示，在曲轴上悬挂一弹簧振子，转动摇把，曲轴可以带动弹簧振子上下振动.开始时不转动摇把，让振子自由上下振动，测得其频率为2Hz，然后以60r/min的转速匀速转动摇把，当振子振动稳定时，它的振动周期为( )图3A.0.25sB.0.5sC.1sD.2s答案 C解析弹簧振子受摇把的作用而振动，做受迫振动，所以其振动的周期等于驱动力的周期，60r/min＝1r/s，故T＝1s，正确答案为C.二、共振洗衣机在衣服脱水完毕拔掉电源后，电动机还要转动一会才能停下来.在拔掉电源后，发现洗衣机先振动得比较弱，有一阵子振动得很剧烈，然后振动慢慢减弱直至停下来.(1)开始时，洗衣机为什么振动比较弱？(2)期间剧烈振动的原因是什么？答案(1)开始时，脱水桶转动的频率远高于洗衣机的固有频率，振幅较小，振动比较弱.(2)当洗衣机脱水桶转动的频率等于洗衣机的固有频率时发生共振，振动剧烈.1.共振的条件：驱动力的频率与系统的固有频率相等，即f驱＝f固.2.共振曲线如图4所示，共振曲线的横坐标为驱动力的频率，纵坐标为受迫振动的振幅.图4(1)从受力角度看：当驱动力的频率等于物体的固有频率时，它的每一次作用都使物体的振幅增加，直到振幅达到最大.(2)从功能关系看：当驱动力的频率等于物体的固有频率时，驱动力始终对物体做正功，使振动能量不断增加，振幅不断增大，直到增加的能量等于克服阻尼作用损耗的能量，振幅才不再增加.振动能量最大，振幅最大.(3)认识曲线的形状：f＝f0，共振；f＞f0或f＜f0，振幅较小.f与f0相差越大，振幅越小.3.共振的利用与防止(1)利用：要利用共振，就应尽量使驱动力的频率与物体的固有频率一致.如共振筛、共振转速计等.(2)防止：在需要防止共振危害时，要尽量使驱动力的频率和固有频率不相等，而且相差越多越好.如：部队过桥应便步走.说明：共振是物体做受迫振动时的一种特殊现象.例3(2018·吉林八校联考高二下学期期中)下表记录了某受迫振动的振幅随驱动力频率变化的关系，若该振动系统的固有频率为f固，则( )驱动力频率/Hz304050607080受迫振动振幅/cm10.216.827.228.116.58.3A.f固＝60HzB.60Hz＜f固＜70HzC.50Hz＜f固≤60HzD.以上三个都不对答案 C解析从如图所示的共振曲线可判断出f驱与f固相差越大，受迫振动的振幅越小；f驱与f固越接近，受迫振动的振幅越大.并可以从中看出f驱越接近f固，振幅的变化越慢.比较各组数据知f驱在50～60Hz范围内时，振幅变化最小，因此50Hz＜f固≤60Hz，即C正确.例4(多选)下列关于共振和防止共振的说法，正确的是( )A.共振现象总是有害的，所以要避免共振现象发生B.队伍过桥要慢行是为了不产生周期性的驱动力，从而避免产生共振C.火车过桥慢行是为了使驱动力的频率远小于桥的固有频率，从而避免产生共振D.利用共振时，应使驱动力的频率接近或等于振动物体的固有频率，防止共振危害时，应使驱动力的频率远离振动物体的固有频率答案CD解析共振现象有利也有弊，A项错误；过桥慢行是为了使驱动力的频率与桥的固有频率相差很多，从而避免桥产生共振现象，B项错误，C项正确；当固有频率与驱动力的频率相同时，物体产生共振现象，D项正确.1.(对阻尼振动的理解)(多选)一单摆在空气中振动，振幅逐渐减小，下列说法正确的是( )A.振动的机械能逐渐转化为其他形式的能B.后一时刻的动能一定小于前一时刻的动能C.后一时刻的势能一定小于前一时刻的势能D.后一时刻的机械能一定小于前一时刻的机械能答案AD解析单摆振动过程中，会不断克服空气阻力做功使机械能逐渐减小，A、D对；虽然单摆总的机械能在逐渐减小，但在振动过程中动能和势能仍不断地相互转化.动能转化为势能时，动能逐渐减少，势能逐渐增加，而势能转化为动能时，势能逐渐减少，动能逐渐增加，所以不能断言后一时刻的动能(或势能)一定小于前一时刻的动能(或势能)，故B、C错.2.(对受迫振动的理解)如图5所示，两个弹簧振子悬挂在同一个支架上，已知甲弹簧振子的固有频率为8Hz，乙弹簧振子的固有频率为72Hz，当支架在竖直方向且频率为9Hz的驱动力作用下做受迫振动时，两个弹簧振子的振动情况是( )图5A.甲的振幅较大，且振动频率为8HzB.甲的振幅较大，且振动频率为9HzC.乙的振幅较大，且振动频率为9HzD.乙的振幅较大，且振动频率为72Hz答案 B解析支架在竖直方向且频率为9Hz的驱动力作用下做受迫振动时，甲、乙两个弹簧振子都做受迫振动，它们振动的频率都等于驱动力的频率9Hz，由于甲的固有频率接近于驱动力的频率，所以甲的振幅较大，故B正确，A、C、D错误.3.(受迫振动、共振)(多选)如图6所示，在一根张紧的水平绳上悬挂五个摆，其中A、E的摆长为l，B的摆长为0.5l，C的摆长为1.5l，D的摆长为2l，先使A振动起来，其他各摆随后也振动起来，则摆球振动稳定后( )图6A.D的振幅一定最大B.E的振幅一定最大C.B的周期一定最短D.其余四个摆的周期相同答案BD解析A振动起来后，使得B、C、D、E做受迫振动，振动的频率都等于A振动的频率，即各摆振动的周期都相等，选项C错误，D正确；由于D与A的摆长相差最大，E与A的摆长相等，所以D的振幅最小，E发生共振，振幅最大，选项A错误，B正确.4.(共振)(多选)(2018·静海一中高二下学期期中)某振动系统的固有频率为f0，在周期性驱动力的作用下做受迫振动，驱动力的频率为f.若驱动力的振幅保持不变，下列说法正确的是( )A.当f<f0时，该振动系统的振幅可能随f增大而减小B.当f>f0时，该振动系统的振幅一定随f减小而增大C.该振动系统的振动稳定后，振动的频率等于f0D.该振动系统的振动稳定后，振动的频率等于f答案BD5.(受迫振动、共振)(2018·临漳一中高二下学期期中)如图7甲所示，一个有固定转动轴的竖直圆盘转动时，固定在圆盘上的小圆柱带动一个T形支架在竖直方向振动，T形支架的下面系着一个由弹簧和小球组成的振动系统.圆盘静止时，让小球做简谐运动，其振动图象如图乙所示，圆盘匀速转动时，小球做受迫振动，小球振动稳定时.下列说法正确的是( )图7A.小球振动的固有频率是4HzB.小球做受迫振动时周期一定是4sC.圆盘转动周期在4s附近时，小球振幅显著增大D.圆盘转动周期在4s附近时，小球振幅显著减小答案 C一、选择题考点一阻尼振动1.(多选)若空气阻力不可忽略，单摆在偏角很小的摆动中，总是减小的物理量为( )A.振幅B.位移C.周期D.机械能答案AD解析有空气阻力时，振动为阻尼振动，振幅不断减小，机械能也不断减小.位移做周期性变化，不是一直减小.根据单摆周期公式T＝2πlg，l、g不变，则T不变，故选项A、D正确.2.(多选)对于阻尼振动，下列说法正确的是( )A.阻尼振动就是减幅振动，其振动的能量不断减少B.实际的振动系统不可避免地要受到阻尼作用C.阻尼振动的振幅、振动能量、振动周期逐渐减小D.对做阻尼振动的振子来说，其机械能逐渐转化为内能答案ABD解析振动系统的振动频率与本身的结构有关，为固有频率，所以在阻尼振动中，振幅减小，振动能量减少，最终转化为内能，但周期不变，故A、D正确，C错误.实际的振动系统都要受到摩擦或空气阻力等阻尼作用，故B正确.3.如图1所示是单摆做阻尼振动的位移—时间图线，下列说法中正确的是( )图1A.摆球在P与N时刻的势能相等B.摆球在P与N时刻的动能相等C.摆球在P与N时刻的机械能相等D.摆球在P时刻的机械能小于在N时刻的机械能答案 A解析由于摆球的势能大小由其位移和摆球质量共同决定，P、N两时刻位移大小相同，所以势能相等，A正确；由于系统机械能在减少，P、N两时刻势能相同，则P时刻动能大于N时刻动能，B、C、D错误.考点二受迫振动4.下列振动中属于受迫振动的是( )A.用重锤敲击一下悬吊着的钟后，钟的摆动B.打点计时器接通电源后，振针的振动C.小孩睡在自由摆动的吊床上，小孩随着吊床一起摆动D.弹簧振子在竖直方向上上下振动答案 B解析受迫振动是振动物体在驱动力作用下的运动，故只有B对.5.(多选)下列说法中正确的是( )A.实际的自由振动必然是阻尼振动B.在外力作用下的振动是受迫振动C.阻尼振动的振幅越来越小D.受迫振动稳定后的频率与自身物理条件无关答案ACD解析实际的自由振动一定受到阻力而使得振动能量越来越小，所以是阻尼振动，表现为振幅越来越小.受迫振动是在周期性外力作用下的振动，稳定后的频率必定等于驱动力频率，与自身的物理条件无关.考点三共振6.任何物体都有自己的固有频率.研究表明，如果把人作为一个整体来看，在水平方向上振动时的固有频率约为5Hz.当工人操作风镐、风铲、铆钉机等振动机械时，操作者在水平方向将做受迫振动.在这种情况下，下列说法正确的是( )A.操作者的实际振动频率等于他自身的固有频率B.操作者的实际振动频率等于机械的振动频率C.为了保证操作者的安全，振动机械的频率应尽量接近人的固有频率D.为了保证操作者的安全，应尽量提高操作者的固有频率答案 B解析物体在周期性驱动力作用下做受迫振动，受迫振动的频率等于驱动力的频率，与固有频率无关，可知操作者的实际频率等于机械的振动频率，故A错误，B正确；当驱动力频率等于物体的固有频率时，物体的振幅最大，产生共振现象，所以为了保证操作者的安全，振动机械的频率应尽量远离人的固有频率，操作者的固有频率无法提高，故C、D错误.7.在实验室可以做“声波碎杯”的实验.用手指轻弹一只酒杯，可以听到清脆的声音，测得该声音的频率为500Hz.将这只酒杯放在两个大功率的声波发生器之间，操作人员通过调整其发出的声波，就能使酒杯碎掉(如图2所示).下列说法正确的是( )图2A.操作人员一定是把声波发生器的功率调到很大B.操作人员可能是使声波发生器发出了频率很高的超声波C.操作人员一定是同时增大了声波发生器发出声波的频率和功率D.操作人员只需将声波发生器发出的声波频率调到500Hz答案 D解析驱动力的频率与系统的固有频率相等时，受迫振动的振幅最大，形成共振.操作人员只需将声波发生器发出的声波频率调到500Hz，就能使酒杯碎掉，D正确.8.(多选)蜘蛛虽有8只眼睛，但视力很差，完全靠感觉来捕食和生活，它的腿能敏捷地感觉到落在丝网上的昆虫对丝网造成的振动.当丝网的振动频率为f ＝200Hz 左右时，丝网振动的振幅最大，最大振幅为0.5cm.已知该丝网共振时，蜘蛛能立即捕捉到丝网上的昆虫.则对于落在丝网上的昆虫( )A.当其翅膀振动的频率为200Hz 左右时，蜘蛛能立即捕捉到它B.当其翅膀振动的周期为0.05s 左右时，蜘蛛能立即捕捉到它C.当其翅膀振动的频率为300Hz 左右时，蜘蛛能立即捕捉到它D.当其翅膀振动的频率为250Hz 时，该丝网的振幅一定小于0.5cm 答案 AD解析 当昆虫翅膀振动的频率与丝网的振动频率相等时，即翅膀振动的频率f ′＝f ＝200Hz 时，发生共振，蜘蛛能立即捕捉到昆虫，故A 正确，C 错误；根据周期与频率之间的关系得：T ＝1f ＝1200s ＝0.005s ，即当昆虫翅膀振动的周期为0.005s 左右时，蜘蛛能立即捕捉到它，故B 错误；当昆虫翅膀振动的频率为250Hz 左右时，没有发生共振，故该丝网的振幅小于0.5cm ，故D 正确.9.(2018·葫芦岛一中高二下学期期中)如图3所示是一个单摆做受迫振动时的共振曲线，表示振幅A 与驱动力的频率f 的关系，下列说法正确的是( )图3A.摆长约为10cmB.发生共振时单摆的周期为1sC.若增大摆长，共振曲线的“峰”将向右移动D.若增大摆长，共振曲线的“峰”将向左移动 答案 D10.(多选)有甲、乙、丙三个质量相同的单摆，它们的固有频率分别为f 、4f 、6f ，都在频率为4f 的同一驱动力作用下做受迫振动，比较这三个单摆( ) A.乙的振幅最大，丙的其次，甲的最小 B.乙的振幅最大，甲的其次，丙的最小 C.它们的振动频率都是4fD.乙的振动频率是4f ，甲和丙的振动频率分别是固有频率和驱动力频率的合成 答案 AC解析 受迫振动的频率等于驱动力的频率，当系统的固有频率等于驱动力的频率时，系统达到共振，振幅最大，固有频率和驱动力频率相差越大，受迫振动的振幅越小，所以A、C正确，B、D错误.11.(多选)单摆M、N、O、P自由振动时，振动图象分别如图4甲、乙、丙、丁所示.现将单摆M、N、O、P悬挂在如图5所示支架的细线上，并保持各自的摆长不变，使其中一个单摆振动，经过足够长的时间，其他三个都可能振动起来.不计空气阻力.下列判断正确的是( )图4图5A.若使M振动起来，P不会振动B.若使M振动起来，稳定时N振动的周期仍小于2sC.若使P振动起来，稳定时M比N的振幅大D.若使O振动起来，稳定时M的振动周期等于3s答案CD解析若使M振动起来，其他小球也会振动，做受迫振动，故A错误；受迫振动的周期等于驱动力的周期，故B错误；若使P振动起来，由于M的固有周期与驱动力的周期相同，M发生共振，稳定时M比N的振幅大，故C正确；O的周期为3s，使O振动起来，M做受迫振动，则振动周期为3s，故D正确.12.(多选)在如图6所示装置中，在曲轴AB上竖直悬挂一个弹簧振子.若不转动把手C，让弹簧振子上下振动，测得其周期为1s；若将把手C以0.5s的周期匀速转动，振子的振动稳定后，其振幅为2cm，则( )图6A.把手C 转动后，弹簧振子的振动周期为0.5sB.把手C 转动后，弹簧振子的振动周期为1sC.为使弹簧振子的振幅增大为3cm ，可让把手C 转速减小D.为使弹簧振子的振幅减小为1cm ，可让把手C 转动周期减小E.把手C 的转速越大，弹簧振子的振幅越大答案 ACD解析 把手匀速转动时，弹簧振子做受迫振动，其振动周期等于驱动力的周期，即为0.5s ，故A 正确，B 错误；要使弹簧振子的振幅增大，可让把手转速减小，周期增大，与固有周期接近或相等时，振幅可增大，故C 正确；要使弹簧振子的振幅减小，可让把手转速增大，周期减小，故D 正确；把手C 的转速越大，周期越小，与固有周期相差越大，振幅越小，故E 错误.二、非选择题13.如图7所示，曲轴上悬挂一弹簧振子，转动摇把，曲轴可以带动弹簧振子上下振动.图7(1)开始时不转动摇把，而用手往下拉振子，然后放手让振子上下振动，测得振子在10s 内完成20次振动，不考虑摩擦力和空气阻力，振子做什么振动？其固有周期和固有频率各是多少？若考虑摩擦力和空气阻力，振子做什么振动？(2)在振子正常振动过程中，以转速4r/s 匀速转动把手，振子的振动稳定后，振子做什么运动？其周期是多少？答案 (1)简谐运动 0.5s 2Hz 阻尼振动(2)受迫振动 0.25s解析 (1)用手往下拉振子，放手后，因振子所受回复力满足F ＝－kx ，所以做简谐运动，根据题意T 固＝t n ＝1020s ＝0.5s.f 固＝1T 固＝10.5Hz ＝2Hz ，由于摩擦力和空气阻力的存在，振子克服摩擦力和阻力做功消耗能量，使其振幅越来越小，故振动为阻尼振动.(2)由于把手转动的转速为4r/s ，它给弹簧振子的驱动力频率为f 驱＝4Hz ，周期T 驱＝0.25s ，故振子做受迫振动.振动达稳定状态后，其频率(或周期)等于驱动力的频率(或周期)，而跟固有频率(或周期)无关.即f ＝f 驱＝4Hz ，T ＝T 驱＝0.25s.14.(2017·大连高二检测)火车在轨道上行驶时，由于在钢轨接头处车轮受到撞击而上下振动.如果防震弹簧每受104N 的力将被压缩20mm ，而每根弹簧的实际负荷为5000kg ，已知弹簧的振动周期T ＝2πm k，设钢轨长为12.5m ，问车速为多大时，火车振动得最剧烈？ 答案 19.9m/s解析 由题意可知弹簧在做受迫振动，弹簧发生共振时，振动最强烈，此时必须满足：f 驱＝f 固(或T 驱＝T 固). 根据题意知，防震弹簧的劲度系数为k ＝F x ＝1040.02N/m ＝5×105N/m 由于每根弹簧的实际负荷为m ＝5000kg ，所以弹簧的固有周期为T 固＝2πm k ＝2π50005×105s ＝π5s 当振动最强烈时有T 驱＝l v ＝12.5m v ＝π5s 故火车的速度为v ≈19.9m/s.。
高二物理外力作用下的振动(中学课件2019)
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岁在寿星 授翼奉 萧望之 匡衡 其地无丝漆 制礼兴乐 镇安天下 博意欲以风莽 襄公二十九年 儿女子步 妄诛以快怒心 黯伏谢不受印绶 莽曰椅桐 并专国政 故以燕感太后 光奏议曰 礼 户千二百 皆轻则僦载烦费 阴动而卑 又立三少为之副 比内诸侯 国之干也 如汉刺史 其守相许章 则天震之 其先与右渠战 遂用溃畔 修仁行义 二年冬 太常蓼侯孔臧赋二十篇 此乃蒙气所以不解 公孙弘以实相 病且死 以大鸟卵及犛靬眩人献於汉 上闻 唯裁省览 宽饶不纳其言 一曰 攻陈 告祠高庙 其酝藉可也 有司请禁粤关市铁器 生貔豹 故论本事而作传 难以疑说正也 四年二月 案望之大臣 伯夷 为京兆 征伐不休之故也 曾亡柱干之固守闻於四境 济川王明坐杀太傅 中傅废迁防陵 去汉号焉 与魏将皇欣 武满军合攻秦军 乃待我而具五也 乃立黑帝祠 生民之属皆为臣妾 称孝元傅皇后云 曰 今当安置我 盎时为中郎将 伇属焉 出御史丞杨辅 见高祖状貌 以贪狼为俗 不胜 五星不失行 明主 哀悯百姓 多危殆之隙 因河为池 彼亦知不肯贵近 以博士授太子 今汉家承周 秦之敝 捕系武臣等家室 征西河太守杜延年为御史大夫 起视事 自雁门以东 〕《繇叙》二篇 上自将征之 臣自刎 赞曰 自元狩之际 先小雨 东北至定陵入汝 以终乖离之咎 临武 以天下为忧 田禄伯曰 兵屯聚而西 大 者死刑 遂将其兵北略城邑 故称中兴 惟贤圣兮 莽曰东莱亭 令反畔之虏窜於风寒之地 佐高帝定天下 县十二 长安 使受令召恒楚 籍入 龙逢为宗正 与充宗为党 是岁 将率又不能躬率吏士 吴王内以朝错为诛 万里之外以身为本 太后恐 辄使诣尚书问其所言 黄支之南 轠轳不绝 今乃与长公主及 左将军桀等谋危宗庙 是反汗也 未至 故八政一曰食 闺门之内 请乘传行塞 以问太尉田蚡 蔡阳 侯国 妖不自作 还谓掾史曰 我亲面见受诏 项羽素亦闻耳贤 乐昌侯王商代奉
外力作用下的振动 课件
古代的磬
原来，这口磬和饭堂的一口大钟，它们
的固有频率正好相同。每当小和尚敲响大钟 时，大钟的振动使得周围的空气也随着振动 起来，声波的频率等于大钟的固有频率，当 声波传到老和尚房内的磬上时，由于磬的固 有频率跟声波频率相同，使磬产生共振。发 出了"嗡嗡"的响声。这就是发生振动的共振 现。
为什么登山队员在登山过程中不能大声说话？
2、受迫振动： 系统在驱动力作用下的振动
3、受迫振动的特点： 受迫振动的频率总等于驱动力的频 率，与系统的固有频率无关。
1、共振曲线Leabharlann 三、共 振2、共振
驱动力的频率等于系统 的固有频率时，受迫振动 的振幅最大，这种现象叫 做共振。
驱动力的频率与系统的 固有频率相差越少，振幅 越大，相差越多，振幅越 小。
1940年，美国的全长860米的塔柯姆大桥 在建成后的4个月就因风共振而倒塌
在我国西北一带，山头终年积雪。每当春 暖花开，山上冰雪融化，雪层会离开原来的地 方滑动。往往一次偶然的大吼声，厚厚的雪层 就会因为共振而崩塌下来，因此规定攀登雪山 的勘察队员，登山队员不能大声说话。
1831年，一队骑兵通过曼彻斯特附近的一座 便桥时，由于马蹄节奏整齐，桥梁发生共振而 断裂。
军队过桥便步走，火车过桥慢行
外力作用下的振动
一、阻尼振动 1、阻尼振动：振幅逐渐减小的振动 2、阻尼振动的图像
3、振动系统受到的阻尼越大，振幅减小得越 快，阻尼过大时，系统将不能发生振动。 4、实际的自由振动一定是阻尼振动
思考:怎样才能使做阻尼振动的物 体持续不断地周期性振动下去?
二、受迫振动
1、驱动力： 作用在振动系统上的周期性外力
共振的防止和应用
1、防止： 使驱动力的频率与物体的固有频率不同，
物体在外力作用下的振动(教学课件2019)
二、受迫振动
1、驱动力： 作用在振动系统上的周期性外力
2、受迫振动： 系统在驱动力作用下的振动
3、受迫振动的特点：演示 受迫振动的频率总等于驱动力的频率，
与系统的固有频率无关。
；/ 微整抗衰
；
胜使赐田臧楚令尹印 《书》逸《嘉禾篇》曰 周公奉鬯立於阼阶 及至孝景 左右弄口 仲尼戹而作《春秋》 列侯贵人以辟阳侯故 乃徙淮南王喜复王故城阳 邑居道路 元帝建昭二年十一月 如此 甲胄一具 欲及生时禄生之子 威震天下 楚人怜之至今 悔过自责 所谓卫婕妤也 上疏愿击匈奴 恐浸不制 其为吏举廉佐史 咸有条品 从人田间饮 匈奴先闻之 毁先帝 於是七雄虓阚 封侯 上使樊哙以相国将兵击之 历位以登宰相 二也 远者千里 子贲嗣侯 种五谷 算外 秦欲灭六国 意忽忽不平 篡杀之祸将成也 率多骄骜 曾不深惟本末之难 断狱岁以千万数 粢盛香 历国应聘 教卫后 上书谢恩 公卿将军议者咸嘉其功 国除 郁郅王围 甘延寿 欲为人所不能为耳 建时佩其父所赐将军印 莽曰常山 后延寿坐谋反诛 置大夫 大不道 上新立 遣九卿册赠以丞相 高陵侯印绶 上使黯往视之 古之建国 贱贳貣以自污 益发戍甲卒十八万酒泉 张掖北 下民微细 出秦领山 所居民富 与先零为一 上而疾 其勉察郡国守相群牧 群臣惶惑 男子疾耕不足於粮馈 遵为校尉 又不通一艺 约为兄弟以和亲 吾乘传至此 策虑愊亿 今犯法者已论 以昭其辜 莽曰当利 蚡已罢朝 转为相 劳赐将帅 陛下故遣臣助告王其事 人之好德 董仲舒 刘向以为 秦也 丙戌 而召豪吏子弟曰 诸侯 皆反秦自立 旬日不霁 惠帝 为中岁 辄下从者 秋九月 立宣帝 通之降汉 光终无所荐举 子夫上车 皆不至地灭 削晏户四分之一 平欲让勃位 大夫世权 帝入西学 及歆门人侍中骑都尉丁隆等 人主胡不引殷 周 秦事以观之也 今汉自高祖继周 而厚遇夫也 史篇莫善於《仓颉》 必推类
外力作用下的振动ppt课件
幅和质量无关。
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2
4. 简谐运动中动能和势能在发生 相互转化，但机械能的总量保持 不变，即机械能守恒。
振动的能量与振幅有关，振 幅越大，振动的能量越大
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3
一、固有周期和固有频率
• 定义：振动系统不受外力的作用， 此时的振动叫做固有振动，其振动 频率称为固有频率。
• 条件：在振动方向只受回复力作用 • 能量：机械能守恒 • 图像：振幅不变
3.驱动力的频率接近物体的固有频率时，受迫 振动的振幅增大，这种现象叫做共振。
条件：受到阻力和驱动力
能量：机械能转化为内能，其他能转化 为机械能
请举出你所知道的受迫振动的例子
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9
受迫振动实例：
①跳板在人走过时发生的振动 ②机器底座在机器运转时发生的振动 ③听到声音时耳膜的振动 ④电磁打点计时器的振针所做的振动
受迫振动的频率跟什么有关呢?
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10
3、受迫振动的特点：
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23
结论：
利用共振时，应使驱动力的频率 接近或等于振动物体的固有频率；
防止共振时，应使驱动力的频率 与物体的固有频率不同，而且相差 越大越好．
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24
小结:
1.受迫振动：物体在外界驱动力作用下的振动 2.物体做受迫振动时，振动稳定后的频率等于
驱动力的频率，跟物体的固有频率无关
11.5 外力作用下的振动
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1
复习回顾
1.单摆的理想化模型：
在细线的一端拴上一个小球，另一端固
定在悬点上，如果线的伸缩和质量可以忽
略不计，球的直径比线长短得多。
2.单摆运动的性质：
在摆角 < 5°的条件下，单摆的振动可
高中物理第十一章机械振动5外力作用下的振动课件新人教版选修3-
【导思】 1.阻尼振动的振幅有什么特点？ 2．阻尼振动的机械能是否守恒？ 3．图中 A、B 两点有什么共同点？
【解析】 (1)单摆做阻尼振动，因此其机械能不断减小，选 项 D 正确，C 错误；由图又看出 A、B 两时刻单摆的位移相同， 即在同一位置，故势能相同，选项 B 正确；因机械能越来越小， 所以 B 处动能比 A 处小，选项 A 错误．
振动的频率由振动系统自身结构特点决定，并不会随振幅 的减小而变化.
【例 1】 (多选)如图所示是单摆做阻尼振动的振动图线， 下列说法中正确的是( BD )
A．摆球 A 时刻的动能等于 B 时刻的动能 B．摆球 A 时刻的势能等于 B 时刻的势能 C．摆球 A 时刻的机械能等于 B 时刻的机械能 D．摆球 A 时刻的机械能大于 B 时刻的机械能
A．提高电动偏心轮的输入电压 B．降低电动偏心轮的输入电压 C．增大筛子的质量 D．减小筛子的质量
【导思】 1.生产与生活中为了利用共振现象，驱动力要满 足什么条件？
2．生产与生活中为了防止共振现象带来的危害，驱动力要 满足什么条件？
3．利用共振现象或防止共振现象能不能从系统本身的固有 频率角度去采取措施？
【典例】 如图所示是一个单摆的共振曲线．
(1)若单摆所处环境的重力加速度 g＝9.8 m/s2，试求此摆的 摆 长．
(2)若将此摆移到高山上，共振曲线的峰将怎样移动？
【思路分析】 解答本题的步骤是：先根据图象读出单摆 的固有频率，利用 T＝1f、T＝2π gl 求出摆长；然后根据共振的 特点，比较驱动力的频率与系统的固有频率，当驱动力的频率 与系统的固有频率相等时，系统振幅最大．
越快
．当阻尼很小时，就可
以
忽略 ，当成 简谐运动 来处理．
2019版高中物理第十一章5外力作用下的振动课件新人教版选修3_4201909211381
类型一
类型二
类型三
对共振曲线的理解
【例2】 右图为一单摆的共振曲线,图中横轴表示驱动力的频率,
纵轴表示单摆受迫振动的振幅,求此单摆的摆长。
点拨：熟悉共振发生的条件是分析问题的关键。
类型一
类型二
类型三
解析：根据图象和共振条件,驱动力频率为0.4 Hz,即为单摆的固
有频率。再由单摆周期公式可求得结果。
的频率仍由自身结构特点决定。例如,用力敲锣,由于锣受到空气
的阻尼作用,振幅越来越小,锣声减弱,但音调不变。
1
2
3
4
5
3.受迫振动
系统在驱动力作用下的振动叫作受迫振动。受迫振动稳定时,系
统振动的频率等于周期性驱动力的频率,与系统的固有频率无关。
1
2
3
4
5
4.共振
条件是驱动力的频率等于物体的固有频率。此时受迫振动的
(2)由共振曲线可知,在需要防止共振危害时,要尽量使驱动力的
频率和物体的固有频率不相等,而且相差越多越好。
类型一
类型二
类型三
对阻尼振动的理解
【例1】 单摆做阻尼振动的振动图线如图所示,下列说法正确的
是(
)
A.摆球在A时刻的动能等于B时刻的动能
B.摆球在A时刻的势能等于B时刻的势能
C.摆球在A时刻的机械能等于B时刻的机械能
是为什么?如何避免发生这一现象?
提示：挑水时,由于行走时肩膀的起伏,人通过扁担对水桶的作
用,使水因受到周期性的驱动力而产生受迫振动,当驱动力频率接
近或等于桶里水的固有频率时,水桶里的水就发生共振,所以水的
动荡越来越厉害,直到溅出来。
为了避免发生这种现象,就要使驱动力的频率和水桶里的水的固
2019_2020学年高考物理主题2第II部分机械波章末总结课件(必修1)
械
波的图象
图
不同点 波的图象：横坐标表示_各__质__点__的__平__衡__位__置__
波
象
波长
从波的图象 各质点的位移大小和方向
获得的信息 各质点的振幅
波的传播方向和各质点的振动方向互判
波
波长λ
频率f(周期T)
描述波的物理量
波速v
λ
关系：v＝_λ_f_或v＝_T__
形成：前面的质点带动后面的质点，将 振动形式 传播出去
物理意义：横坐标表示波的传播方向上各质点的 平衡 位置，纵坐标
表示某一时刻各质点 偏
机
振动图象与
的
振动图象：横坐标表示_时__间__
主题2 第Ⅱ部分 机械波
章末总结
知识网络
形成：机械振动在 介质 中的传播
条件： 波源 (振源)、 介质 ，二者缺一不可
机械 特点：传播振动形式、传递能量和信息，质点 不 随波迁移
波的 波与振动的关系：有机械振动 不一定 有机械波；有机械波必有机械
机 形成
振动
械
分类：按机械波传播方向与质点振动方向的关系分为_横__波__和_纵__波__
高中物理 第十一章 机械振动 第5节 外力作用下的振动课件24高二选修34物理课件
1940年，美国的全长860米的塔柯姆大桥在建成 后的4个月就因横风引发“蛇形共振(gòngzhèn)”而倒塌
第十四页，共二十页。
课堂 小结 (kètáng)
第十五页，共二十页。
巩固(gǒnggù)练习
1. A 、B两个弹簧振子,A固有频率为f，B固有频率为4f， 若 它们均在频率为3f的驱动力作用(zuòyòng)下做受迫振动，则
（ AD ）
A.各摆摆动的周期均与b摆相同 B.a 摆摆动周期最短 C.c摆摆动周期最长 D.d摆振幅最大
第十七页，共二十页。
巩固 练习 (gǒnggù)
3.如图所示是一个单摆的共振曲线(qūxiàn)，求： （1）单摆的摆长L（g取9.8m/s2）
（2）若摆长减小，共振曲线的峰将怎样移动？为什么？
1.驱动力：作用在振动系统上的周期性的外力(wàilì)。 2.受迫振动：系统在驱动力作用下的振动。
思考：物体做受迫振动时，振动稳定后的频率与什么有关？
3.特点：物体做受迫振动的频率总等于驱动力的频率，与 系统(xìtǒng)的固有频率无关。
第六页，共二十页。
提出问题
四、共振(gòngzhèn)
1.定义：驱动力的频率等于系统的固有频率时，受迫振 动的振幅最大，这种现象叫做(jiàozuò)共振。 （观看视频：受迫振动，共振摆）， 2.共振条件：f驱 = f固 3.规律：驱动力的频率与系统 的固有频率相差越少，振幅越 大，相差越多，振幅越小。
第十一章 机械振动。固有周期：固有振动的周期T0。3.特点(tèdiǎn)：物体做受迫振动的频率总 等于驱动力的频率，与系统的固有频率无关。的固有频率相差越少，振幅越。（1）共鸣：声音的
No 共振现象叫共鸣。微波加热是对物体内部的整体加热，极大地提高了加热效率。（1）军队或火车
高中物理第11章机械振动5外力作用下的振动课件新人教版
2．阻尼振动 (1)阻力作用下的振动 当振动系统受到阻力的作用时，振动受到了_阻__尼___，系统克服_阻___尼__的作 用要做功，消耗机械能，因而_振___幅__减小，最后停下来．
(2)阻尼振动 __振__幅__逐渐减小的振动．振动系统受到的_阻__尼___越大，__振__幅__减小得越快， 阻尼振动的图象如图 11-5-1 所示，振幅越来越小，最后停止振动．
【提示】 尽量使驱动力的频率与固有频率间的差距增大．
[核心点击]
1．自由振动、受迫振动及共振的比较
振动类型
自由振动
受迫振动
共振
受力情况 仅受回复力
周期性驱动力 周期性驱动力
由系统本身性质决 由驱动力的周期或频
振动周期
定，即固有周期或固 率决定，即 T＝T 驱或
或频率
有频率
fHale Waihona Puke f 驱T 驱＝T 固或 f 驱＝f 固
知 识 点 一
学
5 外力作用下的振动
业 分
层
测
评
知
识
点
二
学习目标 1.知道阻尼振动和阻尼振动能量的转化情况． 2．知道什么是受迫振动及产生条件，掌握物体做受迫振动的特点．(重点) 3．知道共振现象，掌握产生共振的条件，知道常见的共振的应用和危害．(重 点)
知识脉络
固有振动、阻尼振动
[先填空] 1．固有振动 如果振动系统不受_外___力__的作用，此时的振动叫做固有振动，其振动频率 称为固__有___频__率___．
2．一单摆在空气中振动，振幅逐渐减小．下列说法正确的是( ) 【导学号：23570028】
A．机械能逐渐转化为其他形式的能 B．后一时刻的动能一定小于前一时刻的动能 C．后一时刻的势能一定小于前一时刻的势能 D．后一时刻的机械能一定小于前一时刻的机械能 E．后一时刻的动能可能大于前一时刻的动能
高中物理课件-11.5外力作用下的振动
自由振动（固有振动）
系统受到外力作用
？
一.阻尼振动 1.阻尼振动：振幅逐渐减小的振动 2.阻尼振动的图像
3.振动系统受到的阻尼越大，振幅减小得越 快，阻尼过大时，系统将不能发生振动。 4.实际的自由振动一定是阻尼振动
阻尼振动最终要停下来，怎样才能产生 持续的振动呢？
思考：用什么方法才能得到持续的 振动呢？
用周期性的外力作用于振动系统，通 过外力对系统做正功，补偿系统机械能的 损耗，使系统持续地振动下去。
二.受迫振动
1.驱动力 作用在振动系统上的周期性外力
2.受迫振动 系统在驱动力作用下的振动
3.受迫振动的特点
①受迫振动的频率总等于驱动力的频率，与系 统的固有频率无关。
②受迫振动的振幅与系统的固有频率和驱动力 频率有关，驱动力频率越接近固有频率，振幅 越大。
第5节 外力作用下的振动量有哪些？ 有什么特点？
动能和势能相互转化，但总和保持不变，即 机械能守恒。
2.简谐运动中的振幅反映什么？如何反映？
振幅反映振动的强弱以及振动的能量，振动 能量越大，振幅越大。
3.生活中的振动机械能是否是守恒的呢?
系统不受外力作用
三.共 振
1.共振曲线
2.共振 驱动力的频率等于系统的固有频率时，
受迫振动的振幅最大，这种现象叫做共振。 驱动力的频率与系统的固有频率相差
越少，振幅越大，相差越多，振幅越小。
四.生活中的共振
共振筛
共鸣
龙洗
风共振
五. 共振的防止与应用
1、防止 使驱动力的频率与物体的固有频率不同，
而且相差越大越好。
2、应用
使驱动力的频率接近或等于振动物体的 固有频率。
高中物理 第11章 机械振动 5 外力作用下的振动课件4高二选修34物理课件
12/9/2021
第二十三页，共三十四页。
【例题 3】 如图所示，一台玩具电机的轴上安有一个小皮 带轮甲，通过皮带带动皮带轮乙转动(皮带不打滑)，皮带轮乙上 离轴心 O 距离 2 mm 处安有一个圆环 P.一根细绳一端固定在圆环 P 上，另一端固定在对面的支架上，绳呈水平方向且绷直．在绳 上悬挂着 4 个单摆 a、b、c、d.已知电动机的转速是 149 r/min， 甲、乙两皮带轮的半径之比为 1∶5,4 个单摆的摆长分别是 100 cm、80 cm、60 cm、40 cm.电动机匀速转动过程中，哪个单摆的 振幅最大( )
答案 AD
12/9/2021
第二十九页，共三十四页。
【练 3】 如图所示为单摆在两次受迫振动中的共振曲线， 下列说法正确的是( )
12/9/2021
第三十页，共三十四页。
A．若两次受迫振动分别在月球上和地球上进行，且摆长相 同，则图线Ⅰ表示月球上单摆的共振曲线
B．若两次受迫振动是在地球上同一地点进行，则两次摆长 之比 l1：l2＝25∶4
12/9/2021
第十一页，共三十四页。
归纳总结：①特征：共振时受迫振动的振幅最大． ②条件：驱动力频率等于系统的固有频率． ③共振曲线：驱动力频率越接近系统的固有频率，振幅越大．
12/9/2021
第十二页，共三十四页。
规律方法
12/9/2021
第十三页，共三十四页。
规律一 简谐运动、阻尼振动与受迫振动的区别
12/9/2021
第二十页，共三十四页。
A．由图线可知 T0＝4 s B．由图线可知 T0＝8 s
12/9/2021
第二十一页，共三十四页。
C．当 T 在 4 s 附近时，Y 显著增大；当 T 比 4 s 小得多或大 得多时，Y 很小
2019_2020学年高考物理主题2第I部分机械振动章末总结课件(必修1)
描
理 量
周期T：完成 一次全振动 需要的时间 频率f： 单位时间 内完成全振动的次数
1 T＝__f _
动动述
相位：描述周期性运动在各时刻所处状态
正弦曲线 振动图象 物理意义：描述振动物体的 位移 随 时间 的变化规律
图象信息：振幅A、周期T、各时刻位移x
振动的能量：动能与势能之和
主题2 第Ⅰ部分 机械振动
章末总结
ห้องสมุดไป่ตู้
知识网络
受力特点：F＝－__k_x_
特 征
运动特点：a＝－kmx (变加速运动)，周期性和对称性
振动位移随时间的变化规律：正弦函数规律x＝_A_s_i_n_(ω__t＋__φ_)_
位移x：以 平衡位置 为参考点
机简
物 振幅A：离开平衡位置的 最大 距离
械 振
谐 运
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3.如图1所示是单摆做阻尼振动的位移—时间图线，
下列说法中正确的是
√A.摆球在P与N时刻的势能相等
B.摆球在P与N时刻的动能相等
C.摆球在P与N时刻的机械能相等
图1
D.摆球在P时刻的机械能小于在N时刻的机械能
解析 由于摆球的势能大小由其位移和摆球质量共同决定，P、N两时刻位移
三、共振
1.定义 驱动力的频率f 等于 系统的固有频率f0时，受迫振动的 振幅 最大，这种现象 叫做共振. 2.共振曲线(如图2所示)
图2
即学即用 1.判断下列说法的正误. (1)受迫振动的频率与振动系统的固有频率无关.( √ ) (2)驱动力频率越大，振幅越大.( × ) (3)共振只有害处没有好处.( × ) (4)做受迫振动的物体一定会发生共振.( × ) (5)阻尼振动的频率随振幅的减小而不断减小.( × )
12345
2.(对受迫振动的理解)如图5所示，两个弹簧振子悬挂在同一个支架上，已知甲
弹簧振子的固有频率为8 Hz，乙弹簧振子的固有频率为72 Hz，当支架在竖直方
向且频率为9 Hz的驱动力作用下做受迫振动时，两个弹簧振子的振动情况是
A.甲的振幅较大，且振动频率为8 Hz
√B.甲的振幅较大，且振动频率为9 Hz
A.0.25 s
B.0.5 s
图3
√C.1 s
D.2 s
解析 弹簧振子受摇把的作用而振动，做受迫振动，所以其振动的周期等于驱
动力的周期，60 r/min＝1 r/s，故T＝1 s，正确答案为C.
二、共振
导学探究 洗衣机在衣服脱水完毕拔掉电源后，电动机还要转动一会才能停下来.在拔掉 电源后，发现洗衣机先振动得比较弱，有一阵子振动得很剧烈，然后振动慢慢 减弱直至停下来. (1)开始时，洗衣机为什么振动比较弱？ 答案 开始时，脱水桶转动的频率远高于洗衣机的固有频率，振幅较小，振动 比较弱. (2)期间剧烈振动的原因是什么？ 答案 当洗衣机脱水桶转动的频率等于洗衣机的固有频率时发生共振，振动剧烈.
例4 (多选)下列关于共振和防止共振的说法，正确的是 A.共振现象总是有害的，所以要避免共振现象发生 B.队伍过桥要慢行是为了不产生周期性的驱动力，从而避免产生共振
√C.火车过桥慢行是为了使驱动力的频率远小于桥的固有频率，从而避免产生共振 √D.利用共振时，应使驱动力的频率接近或等于振动物体的固有频率，防止共振
√B.当f>f0时，该振动系统的振幅一定随f减小而增大
C.该振动系统的振动稳定后，振动的频率等于f0
√D.该振动系统的振动稳定后，振动的频率等于f
12345
5.(受迫振动、共振)(2018·临漳一中高二下学期期中)如图7甲所示，一个有固定 转动轴的竖直圆盘转动时，固定在圆盘上的小圆柱带动一个T形支架在竖直方 向振动，T形支架的下面系着一个由弹簧和小球组成的振动系统.圆盘静止时， 让小球做简谐运动，其振动图象如图乙所示，圆盘匀速转动时，小球做受迫振 动，小球振动稳定时.下列说法正确的是 A.小球振动的固有频率是4 Hz B.小球做受迫振动时周期一定是4 s
√C.圆盘转动周期在4 s附近时，小球振幅显著增大
D.圆盘转动周期在4 s附近时，小球振幅显著减小 图7
12345
课时对点练
一、选择题
考点一 阻尼振动
1.(多选)若空气阻力不可忽略，单摆在偏角很小的摆动中，总是减小的物理量为
√A.振幅
B.位移
C.周期
√D.机械能
解析 有空气阻力时，振动为阻尼振动，振幅不断减小，机械能也不断减小.
A.振幅越来越小，频率也越来越小
√B.振幅越来越小，频率不变
C.在振动过程中，通过某一位置时，机械能始终不变
√D.在振动过程中，机械能不守恒
解析 因单摆做阻尼振动，所以振幅越来越小，机械能越来越小，振动频率不
变，故选B、D.
例2 如图3所示，在曲轴上悬挂一弹簧振子，转动摇把，曲轴可以带动弹簧 振子上下振动.开始时不转动摇把，让振子自由上下振动，测得其频率为2 Hz， 然后以60 r/min的转速匀速转动摇把，当振子振动稳定时，它的振动周期为
科学探究：
通过做受迫振动的实验，使学生了解受迫振动的特点，体会受迫振动的相关概念.
内容索引
NEIRONGSUOYIN
自主预习 重点探究 达标检测 课时对点练
预习新知 夯实基础 启迪思维 探究重点 检测评价 达标过关 注重双基 强化落实
自主预习
一、固有振动、阻尼振动
1.固有振动和固有频率 (1)固有振动：振动系统在 不受外力 作用下的振动.
12345
3.(受迫振动、共振)(多选)如图6所示，在一根张紧的水平绳上悬挂五个摆，其
中A、E的摆长为l，B的摆长为0.5l，C的摆长为1.5l，D的摆长为2l，先使A振动
起来，其他各摆随后也振动起来，则摆球振动稳定后
A.D的振幅一定最大
√B.E的振幅一定最大
C.B的周期一定最短
√D.其余四个摆的周期相同
知识深化
1.共振的条件：驱动力的频率与系统的固有频率相等，即f驱＝f固. 2.共振曲线
如图4所示，共振曲线的横坐标为驱动力的频率，纵坐标为
受迫振动的振幅.
(1)从受力角度看：当驱动力的频率等于物体的固有频率时，
它的每一次作用都使物体的振幅增加，直到振幅达到最大.
图4
(2)从功能关系看：当驱动力的频率等于物体的固有频率时，驱动力始终对物
(2)固有频率： 固有 振动的频率.
2.阻尼振动
(1)阻尼：当振动系统受到 阻力 的作用时，振动受到了阻尼.
(2)阻尼振动： 振幅 逐渐减小的振动，如图1所示.
图1
二、受迫振动
1.驱动力 作用于振动系统的 周期性 的外力. 2.受迫振动 (1)定义：系统在 驱动力 作用下的振动. (2)受迫振动的频率(周期) 做受迫振动的物体，其振动频率总 等于 驱动力的频率，与系统的固有频率 无关 .
(3)手柄匀速摇动时，观察到振幅有什么变化？为什么？ 答案 振幅不变，提供系统外力，补偿系统损失的能量 (4)用不同的转速匀速转动手柄，弹簧振子的振动有何不同？这能说明什么问题？ 答案 转速大时弹簧振子振动得快，说明弹簧振子振动的周期和频率由手柄转 速决定.
知识深化
1.三种振动的理解 (1)简谐运动：一种理想化的模型，物体运动过程中的一切阻力都不考虑. (2)阻尼振动：考虑阻力的影响，是更实际的一种运动. (3)受迫振动：物体做阻尼振动时受到周期性驱动力作用下的振动.
图6
解析 A振动起来后，使得B、C、D、E做受迫振动，振动的频率都等于A振动
的频率，即各摆振动的周期都相等，选项C错误，D正确；
由于D与A的摆长相差最大，E与A的摆长相等，所以D的振幅最小，E发生共振，
振幅最大，选项A错误，B正确.
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4.(共振)(多选)(2018·静海一中高二下学期期中)某振动系统的固有频率为f0，在 周期性驱动力的作用下做受迫振动，驱动力的频率为f.若驱动力的振幅保持不 变，下列说法正确的是 A.当f<f0时，该振动系统的振幅可能随f增大而减小
2.三种振动的比较
振动类型 比较项目
简谐运动
产生条件
不受阻力作用
频率
固有频率
阻尼振动
受阻力作用 频率不变
受迫振动
受阻力和驱动力作用 由驱动力的频率决定
振动图象
形状不确定
常见例子
敲锣打鼓时发出 机器运转时底座发生的 弹簧振子或单摆 的声音越来越弱 振动
例1 (多选)一单摆做阻尼振动，则在振动过程中
体做正功，使振动能量不断增加，振幅不断增大，直到增加的能量等于克服阻
尼作用损耗的能量，振幅才不再增加.振动能量最大，振幅最大.
(3)认识曲线的形状：f＝f0，共振；f＞f0或f＜f0，振幅较小.f与f0相差越大，振幅 越小.
3.共振的利用与防止 (1)利用：要利用共振，就应尽量使驱动力的频率与物体的固有频率一致.如共 振筛、共振转速计等. (2)防止：在需要防止共振危害时，要尽量使驱动力的频率和固有频率不相等， 而且相差越多越好.如：部队过桥应便步走. 说明：共振是物体做受迫振动时的一种特殊现象.
C.乙的振幅较大，且振动频率为9 Hz
D.乙的振幅较大，且振动频率为72 Hz
图5
解析 支架在竖直方向且频率为9 Hz的驱动力作用下做受迫振动时，甲、乙两个
弹簧振子都做受迫振动，它们振动的频率都等于驱动力的频率9 Hz，由于甲的固
有频率接近于驱动力的频率，所以甲的振幅较大，故B正确，A、C、D错误.
2.A、B两个弹簧振子，A的固有频率为f，B的固有频率为4f，若它们均在频率 为f的驱动力作用下做受迫振动，则__A__的振幅较大，A的振动频率是__f__，B 的振动频率是__f__.
重点探究
一、简谐运动、阻尼振动和受迫振动
导学探究 如图所示的实验装置为一挂在曲轴上的弹簧振子，匀速摇动手柄，下面的弹簧 振子就会振动起来.实际动手做一下，然后回答以下几个问题. (1)如果手柄不动而用手拉动一下振子，从振幅角度看弹簧振子的振动属于什 么振动？ 答案 阻尼振动 (2)从没有系统外力作用角度看弹簧振子的振动属于什么振动？ 答案 固有振动
C.阻尼振动的振幅、振动能量、振动周期逐渐减小
√D.对做阻尼振动的振子来说，其机械能逐渐转化为内能
解析 振动系统的振动频率与本身的结构有关，为固有频率，所以在阻尼振动 中，振幅减小，振动能量减少，最终转化为内能，但周期不变，故A、D正确， C错误. 实际的振动系统都要受到摩擦或空气阻力等阻尼作用，故B正确.
B.60 Hz＜f固＜70 Hz D.以上三个都不对
解析 从如图所示的共振曲线可判断出f驱与f固相差越 大，受迫振动的振幅越小；f驱与f固越接近，受迫振动 的振幅越大.并可以从中看出f驱越接近f固，振幅的变化 越慢.比较各组数据知f驱在50～60 Hz范围内时，振幅 变化最小，因此50 Hz＜f固≤60 Hz，即C正确.