高二上学期物理人教版(2019)选择性必修第一册课件_2.6受迫振动振

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(多选)下列说法正确的是( ACD ) 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
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【解析】 由题图可知当驱动力的频率为 f2 时,振子的振幅 最大,即振子发生共振现象,故 A 项正确;由共振条件知振子的 固有频率为 f2,故 C 项正确,D 项错误;振子做受迫振动时,振 动频率由驱动力的频率决定,故 B 项正确.
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【解析】 对于受迫振动,当驱动力的频率与固有频率相等 时将发生共振现象,所以列车的危险速率 v=LT=40 m/s,A 项正 确;列车过桥做减速运动,是为了使驱动力的频率远小于桥梁的 固有频率,防止桥梁发生共振,B 项错误;列车运动的振动频率 等于驱动力的频率,与列车的固有频率无关,C 项错误;由 v=TL 知,L 增大时,T 不变,危险车速 v 变大,有利于列车高速运行, D 项正确.
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【解析】 因为甲的固有频率等于驱动力的频率,根据受迫 振动发生共振的条件可知甲的振幅较大,做受迫振动的物体的频 率等于驱动力的频率,故 B 项正确.
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(多选)铺设铁轨时,每两根钢轨接缝处都必须留有 一定的间隙,匀速运动的列车经过轨端接缝处时,车轮就会受到 一次冲击.由于每一根钢轨长度相等,所以这个冲击力是周期性 的,列车受到周期性的冲击做受迫振动.普通钢轨长为 12.6 m, 列车固有振动周期为 0.315 s.下列说法正确的是( AD )
A.列车的危险速率为 40 m/s B.列车过桥需要减速,是为了防止列车发生共振现象 C.列车运动的振动频率和列车的固有频率总是相等的 D.增加钢轨的长度有利于列车高速运行
2.6 受迫振动 共振
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讲课提纲必记清单
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一、固有振动和阻尼振动 1.固有振动:不受外力干预的简谐运动,叫作固有振动, 其振动频率由系统自身性质决定,称为固有频率. 2.阻尼振动:振动系统由于受到阻力的作用,振幅随时间 逐渐减小的振动.能量不断减少,但阻尼振动的频率不变.
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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:振动系统在驱动力作用下的振动. 3.受迫振动的频率:做受迫振动的系统振动稳定后,其振 动频率等于驱动力的频率,跟系统的固有频率没有关系.
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受迫振动
产生条件 频率 振幅
不受阻力作用 受阻力作用 受阻力和驱动力作用
固有频率 频率不变 由驱动力的频率决定
不变
变小 随驱动力频率变化
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考点二 对共振的理解 【名师解读】 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:f=f0,共振;f>f0 或 f<f0,振幅较小,f 与 f0 相差越大,振幅越小.
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课堂检测即时巩固
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1.(多选)一单摆做阻尼振动,则在振动过程中( BD ) 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 两项.
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2.下列振动中属于受迫振动的是( B ) 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沿上下方向振动
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三、共振 1.共振特征:共振时受迫振动的振幅最大. 2.共振条件:驱动力频率等于系统的固有频率. 3.共振曲线:如图所示,驱动力频率越接近系统的固有频 率时,振幅越大.
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考点剖析对点训练
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考点一 固有振动、阻尼振动和受迫振动
【名师解读】 三种振动的比较
振动类型 简谐运动
比较项目
阻尼振动
A.甲的振幅较大,且振动频率为 18 Hz B.甲的振幅较大,且振动频率为 9 Hz 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
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如图所示,把两个弹簧振子悬 挂在同一支架上,已知甲弹簧振子的固有频 率为 9 Hz,乙弹簧振子的固有频率为 72 Hz, 当支架在受到竖直方向且频率为 9 Hz 的驱动力作用做受迫振动 时,则两个弹簧振子的振动情况是( B )
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【解析】 实际的自由振动中,由于阻力不可避免,故是阻 尼振动,A 项正确;只有在周期性外力(驱动力)的作用下物体所 做的振动才是受迫振动,B 项错误;阻尼振动振幅越来越小,C 项正确;受迫振动稳定后的频率等于驱动力的频率,D 项正确.
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如图所示的装置,弹簧振子的固有频率是
4 Hz.现匀速转动把手,给弹簧振子以周期性的驱动力,
测得弹簧振子振动达到稳定时的频率为 1 Hz,则把手
转动的频率为( A )
A.1 Hz
B.3 Hz
C.4 Hz
D.5 Hz
【解析】 转动把手后,弹簧振子开始做受迫振动,受迫振动
是按照外界驱动力的频率振动的,既然振子稳定后的振动频率为 1 Hz,则把手转动的频率为 1 Hz.
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(多选)如图表示一弹簧振子做受迫振动时的振幅与 驱动力频率的关系,由图可知( ABC )
A.驱动力频率为 f2 时,振子处于共振状态 B.驱动力频率为 f3 时,振子的振动频率为 f3 C.假如让振子自由振动,它的频率为 f2 D.振子做自由振动时,频率可以为 f1、f2、f3
如图所示是一个弹簧振子做阻尼振动的振动图像, 曲线上 A、B 两点的连线与横轴平行,下列说法正确的是( B )
A.振子在 A 时刻的动能等于在 B 时刻的动能 B.振子在 A 时刻的势能等于在 B 时刻的势能 C.振子在 A 时刻的机械能等于在 B 时刻的机械能 D.振子从 A 到 B 过程周期逐渐减小
【解析】 由于弹簧振子做阻尼振动,所以 A 时刻的机械能 大于 B 时刻的机械能,C 项错误;由于振子的势能与振子偏离平 衡位置的位移有关,A、B 时刻振子偏离平衡位置的位移相同, 故 A、B 两时刻振子的势能相同,振子的机械能在减小,故振子 在 A 时刻的动能大于在 B 时刻的动能,A 项错误,B 项正确;振 子做阻尼振动时,周期、频率不改变,D 项错误.
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