人教版选修3-4 11.5 外力作用下的振动 教案 Word版含答案(2篇)
11.5 外力作用下物体的振动 优秀教案优秀教学设计高中物理选修3-4新课 (7)
11、5外力作用下物体的振动的教学设计新课标要求（一）知识与技能1、知道什么是阻尼振动；知道在什么情况下可以把实际发生的振动看作简谐运动。
2、知道什么叫驱动力，什么叫受迫振动，能举出受迫振动的实例。
3、知道受迫振动的频率等于驱动力的频率，跟物体的固有频率无关。
4、知道什么是共振以及发生共振的条件。
（二）过程与方法1、通过演示实验，了解阻尼振动的特点，明确受迫振动的频率决定于驱动力的频率。
2、通过分析实际例子，得到什么是受迫振动和共振现象，培养学生理论联系实际的能力。
（三）情感、态度与价值观1、振动有多种不同类型说明各种运动形式都是普遍性下的特殊性的具体体现。
2、通过共振产生条件的教学，认识内因和外因的关系。
★教学重点受迫振动的概念以及共振及产生共振的条件。
★教学难点共振及产生共振的条件。
★教学方法观察、对比、讨论、阅读、实验演示、多媒体展示。
★教学用具：单摆、受迫振动演示仪、共振演示仪、两个相同的带有共鸣箱的音叉、橡皮槌、CAI课件★教学过程（一）引入新课教师：通过前面的学习，我们知道做简谐运动的物体都要受到回复力的作用。
回复力是振动系统内部的相互作用，是内力。
如果振动系统不受外力的作用，此时的振动叫固有振动，其振动频率叫做固有频率。
而实际的振动系统不可避免地要受到摩擦阻力和其他因素的影响，系统的机械能要不断损耗。
请同学做猜测一下，在这种情况下，它将怎样运动呢？学生：作出各种各样的猜测，如振幅变小，周期变大，频率减小等。
（教师不要急于肯定或否定学生的猜测，让学生带着好奇心和求知欲去观察演示实验）过渡：本节课我们来学习这方面的知识。
（二）进行新课1．阻尼振动教师：下面我们来观察两个实际振动：演示：①实际的单摆发生的振动；②敲击音叉后音叉的振动。
（教师提醒学生注意观察并记录现象。
）现象：（由学生描述）单摆和音叉的振幅越来越小，最后停下来。
教师：如何解释上面的现象呢？学生解释：在单摆和音叉的振动过程中，不可避免地要克服摩擦及其他阻力做功，系统的机械能就要损耗，振动的振幅就会逐渐减小，机械能耗尽之时，振动就会停下来了。
人教版选修3—4 物理：11.5 外力作用下的振动 教学设计
《外力作用下的振动》教学设计教材内容的地位：《外力作用下的振动》内容包括阻尼振动、受迫振动和共振，虽然教学大纲对此处内容要求较低，只是让学生了解和认识受迫振动的频率取决于的驱动力频率，当驱动力频率等于振动物体的固有频率时，振幅最大达到共振，但是本节需要从功能关系、动力学、运动学等多角度来研究，在教学中又要充分发挥实验的作用，使学生理解规律并且会运用所学习的知识解释许多实际现象，培养学生理论联系实际的能力，因此本节课有研究的必要。
学习任务分析学生通过前几节对机械振动的学习，已经知道了描述机械振动的振幅、周期、频率等概念的含义，对机械振动振动过程中的能量转化有初步认识。
本节课中的主要任务是通过实验掌握物体在做受迫振动时其频率跟驱动力频率的关系，以及受迫振动的频率与物体固有频率接近时振动的特点。
教学目标知识与技能1．知道什么是阻尼振动，阻尼振动的图像的特点。
2．知道什么是受迫振动，知道受迫振动的频率等于驱动力的频率。
3．知道什么是共振以及发生共振的条件。
能够解释共振的应用和防止的实例。
过程与方法1．设置问题启发学生的思考，让学生掌握解决问题的思维方法。
2．探究和验证过程中掌握观察、总结、用数学处理物理问题的方法。
3．经历科学规律探究的过程、认识探究的意义、尝试探究的方法、培养探究的能力。
情感态度与价值观1．通过受迫振动的实验，培养学生的科学探究的兴趣。
2．通过探究实验培养合作精神和积极参与的意识。
3．体会自然现象背后的奇妙规律，培养求知欲极学以致用的精神。
教学重点受迫振动时其频率跟驱动力频率的关系，共振。
教学难点受迫振动时其频率跟驱动力频率的关系，教学流程：导入新课──探究受迫振动的频率跟驱动力频率的关系（实验）──探究受迫振动的振幅跟驱动力频率的关系──学生应用规律解释共振现象教学亮点：本节课采用传感器探究受迫振动频率与驱动力频率之间的关系，受迫振动振幅与驱动力频率之间和固有频率之间的关系，直观、真实、自然的让学生通过实验自己动手得出受迫振动频率与驱动力频率之间的规律，受迫振动振幅与驱动力频率之间和固有频率之间的图像，水到渠成的体验学习的过程。
2020-2021学年人教版选修3-4 第十一章 5 外力作用下的振动 教案(2)
《外力作用下的振动》教学设计课题名称外力作用下的振动任课教师教学目标知识与技能1.通过实验认识受迫振动的特点；2.知道共振发生的条件以及应用共振和防止共振的事例和方法。
过程与方法通过对受迫振动频率与驱动力频率关系定性和定量的探究，培养学生物理学习方法。
情感与价值观通过共振的应用与防止，培养学生理论联系实际，并深深感受物理来源于生活有应用于生活。
教学重点1.受迫振动频率与驱动力频率关系；2.共振的条件即f驱= f固教学难点受迫振动的频率与驱动力频率的关系教学方式讨论法、探究法、讲授法教具准备1.视频一：著名男高音帕瓦罗蒂《我的太阳》；2.视频二：人发出声音震碎玻璃杯；3.手摇共振仪；4.电动共振仪；5.单摆共振仪；6.视频三：共振筛；7.多媒体课件。
板书设计一、阻尼振动：1.特点：频率不变，振幅减小；2.振动图像：二、受迫振动：1.驱动力：2.特点：受迫振动频率等于驱动力频率；3.共振：当驱动力频率等于系统固有频率时，受迫振动振幅最大；4.共振曲线：三、共振的应用和防止：1.应用：共振筛、次声波武器；2.防止：火车过桥减速、军队过桥使用便步。
探究实验【演示实验一】器材：电动电动弹簧振子目的：探究受迫振动振幅与驱动力频率的定性关系【观察、思考、讨论、总结】观察振子振幅随驱动力频率变化而变化的情况，记录数据，讨论总结自己的观点。
【造思维冲突】推翻振动频率越快振幅越大的错误观点，增加学生继续寻找正确结论的欲望。
【演示实验二】器材：单摆共振仪目的：探究受迫振动振幅与驱动力频率的定量关系【观察、思考、讨论、总结】比较主动摆摆长变化时各个被动摆的振幅大小情况。
通过观察实验让学生用自己的语言总结出正确的结论，培养学生通过实验现象来总结的学习能力。
前后呼应【提问】再次提出帕瓦罗蒂高音洪亮和声音震碎玻璃的问题。
【思考、讨论、总结、回答】培养学生运用所学知识解释生活中的物理现象的能力。
学以致用【播放视频、图片】视频：共振筛图片：次声波武器图片：军队过桥用便步图片：火车过桥减速【思考、交流、讨论、回答】培养学生学以致用、总结归纳以及语言表达能力，知道物理源于生活，又高于生活。
11.5 外力作用下物体的振动 优秀教案优秀教学设计高中物理选修3-4新课 (2)
11、5外力作用下物体的振动的教学设计教学目标：知识与技能：1.通过实验认识受迫振动的特点；2.知道共振发生的条件以及应用共振和防止共振的事例和方法。
过程与方法：通过对受迫振动频率与驱动力频率关系定性和定量的探究，培养学生物理学习方法。
情感态度价值观：1.通过应用共振处理毛毛虫的分析，培养学生的环保意识；2.通过共振的应用与防止，培养学生理论联系实际，并深深感受物理来源于生活有应用于生活。
教学重点：1.受迫振动频率与驱动力频率关系；2.共振的条件即f驱= f固教学难点：受迫振动的频率与驱动力频率的关系教学方法：讨论法、探究法、讲授法教学仪器：共振摆、弹簧振子、多媒体课件课时安排：一课时教学过程：环节一：复习回顾教师提问：1.简谐运动中能量如何变化？2.简谐振动的能量与什么有关？学生回答：动能与势能相互转换；简谐运动的能量与振幅有关【设计意图】回顾已学内容，为新知识的学习做铺垫。
环节二：多元互动，学习新知教师演示：演示实验1：振子自由振动提出固有周期和固有频率学生观察：固有周期和固有频率教师提问：实际生活中振子的运动最终会停止，振幅会如何变化？学生回答：振幅变小教师提出这种运动为阻尼振动。
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【设计意图】通过实验学生直观感受阻尼振动的现象，通过学生独立完成阻尼振动图像，培养学生独立自主学习能力，同时加强师生、生生交流。
教师播放视频前，提醒学生观看视频时需要关注的地方：姑娘为什么越荡越高？学生观看视频: 《荡秋千的姑娘》，讨论思考教师提问学生回答：荡秋千的姑娘不断蹲起给秋千输入能量使秋千越荡越高。
教师提出这种不断有外界驱动的振动为受迫振动【设计意图】通过轻松愉快的视频，不仅培养学生观察能力，同时激发学生勇敢、竞争的情感意识，使学生在轻松气氛中学有收获。
物理人教版选修3-4 第11章 5.外力作用下的振动 Word版含解析
5 外力作用下的振动一览众山小诱学·导入材料：据《天中记》一书记载，晋初（公元3世纪）时，京城有户人家挂着的铜盘每天早晚轻轻自鸣两次，人们十分惊恐.学者张华判断，这是铜盘与皇宫早晚的钟声共鸣所致.后来把铜盘磨薄一些（改变固有频率），它就不再自鸣了.1831年，一队骑兵整齐地通过曼彻斯特附近的一座便桥时，桥梁发生了断裂现象.问题：为什么铜盘会在早晚发生自鸣？改变其固有频率为何就不再自鸣了？骑兵为何能使桥梁断裂？导入:皇宫早晚的钟声若与铜盘的固有频率相同，就会产生共鸣.若改变其固有频率，就会使它们的频率不再相同，因此也就不会发生共鸣.骑兵使桥梁断裂，也与骑兵的频率和桥梁的固有频率有关.温故·知新1.什么是振幅？振幅有何物理意义？答：振动物体离开平衡位置的最大距离；表示振动强弱的物理量，振幅越大，表示振动越强.对同一振动系统，振幅越大，表示振动系统的能量越大.2.物体振动的周期和频率与哪些因素有关？答：物体振动的周期和频率，由振动系统本身的性质决定，与振幅无关.4 单摆一览众山小诱学·导入材料：在生活中我们经常看到挂钟钟摆在摆动时能够准确计时.伽利略发现教堂里的吊灯左右摆动时具有等时性.1641年，惠更斯按照伽利略的构想，发明制造了第一个摆钟.当摆钟走时不准时，只要拧一拧钟摆摆锤下方的螺母，走时就会变得准确.问题：摆钟为什么能够准确计时？当摆钟走时不准时，如何调节？为什么拧一拧钟摆摆锤下方的螺母，走时就会变得准确？导入:摆钟、吊灯等悬挂起来的物体在竖直平面内摆动，都具有固定的周期.周期的长短与物体与悬线、悬点组成的系统有关.拧一拧钟摆摆锤下方的螺母，实际上就是改变系统的周期来调节钟摆的快慢.温故·知新1.怎样判断质点的运动是简谐运动.答：质点的位移与时间的关系遵从正弦函数的规律；它的振动图象（x-t 图象）是一条正弦曲线；质点所受的力与它偏离平衡位置的位移的大小成正比，并且总是指向平衡位置，质点的运动就是简谐运动.2.什么是回复力？试举例说明.答：做简谐运动的质点，受到的指向平衡位置的力，其作用总是要把物体拉回到平衡位置，这样的力叫回复力.比如弹簧振子中弹簧的弹力.3.用秒表怎样测量弹簧振子振动的周期？怎样测更准确一些？答：用秒表测量完成n 个全振动所用的时间t ，nt 就是振动的周期.n 的值取大一些可以减小周期的测量误差.。
11.5 外力作用下物体的振动 优秀教案优秀教学设计高中物理选修3-4新课 (5)
11、5外力作用下物体的振动的教学设计一、教材分析本节课先介绍固有频率的概念，然后通过实验分析了阻尼振动，并介绍了受迫振动，通过实验，探究了受迫振动的频率与驱动力的频率的关系以及受迫振动的振幅与频率的关系，分析了共振现象产生的条件，并介绍了共振的危害与应用。
二、学情分析在本节课之前，学生已经学习了弹簧振子和单摆，并探究了单摆的周期的影响因素，对简谐振动有了较深入的认识；同时，在实际的生活中，他们已经对一些受迫振动的现象有一定的感性认识。
对高三学生来说，已经具备了一定的分析、概括的能力；同时，他们普遍对解释生活中的现象和实验比较感兴趣。
三、教学目标（一）知识与技能1.知道固有频率的概念；2.通过实验，认识阻尼振动的特点和认识受迫振动的特点；3.知道共振现象产生的条件，了解共振现象的危害和应用。
（二）过程与方法通过实验，培养学生的观察能力和分析能力。
（三）情感、态度与价值观1.通过交流讨论生活中的受迫振动现象，让学生体会生活中存在物理；2.通过介绍共振的应用，让学生增强理论联系实际的意识，增强实践意识。
四、重点难点重点：受迫振动的频率、振幅与驱动力的频率的关系，共振；难点：受迫振动的振幅与驱动力频率的关系。
五、教法学法（一）教法1.悬念法：新课的导入；2.讲授法：讲授固有频率、阻尼振动、受迫振动和共振的概念；3.实验法：演示阻尼振动、探究受迫振动的特点；4.引导法：引导学生归纳出阻尼振动和受迫振动的特点，分析共振产生的条件。
（二）学法1.交流讨论：举出生活中的受迫振动的例子；2.归纳总结：归纳出阻尼振动和受迫振动的特点，分析共振产生的条件。
六、教学过程。
人教版高中物理选修3-4教案学案第十一章 11.5外力作用下的振动
第十一章第五节外力作用下的振动教案一、教材分析本节是人教版物理选修3-4 十一章第五节，由生活中常见的阻尼振动分析入手进而引入受迫振动的概念，然后通过演示实验说明受迫振动的周期与驱动力周期的关系，最后演示实验证明当f驱＝ｆ固时，物体做受迫振动的振幅最大，最后引入了共振的概念二、教学目标知识与技能（1）能从能量的观点分析阻尼振动产生的原因（2）掌握受迫振动的概念。
探究受迫振动的频率与驱动力的频率的关系（3）理解共振的概念及产生条件，知道常见的共振的应用和危害过程与方法：通过实验探究受迫振动频率与驱动力频率及共振条件情感态度与价值观体会物理与生活的紧密联系，培养热爱生活的情趣三、教学重点难点重点：1.什么是受迫振动.2.什么是共振及产生共振的条件难点：1.物体发生共振决定于驱动力的频率与物体固有频率的关系，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四、学情分析.1、教学中应该充分发挥实验的作用，使学生理解物体在做受迫振动时其频率跟驱动力频率的关系，以及受迫振动的频率与物体固有频率接近时，振动的特点.2．在做共振实验时，也可以用如下的实验代替课本中图9-33的实验。
即在同一块薄木板上固定许多长度不同，但质地、粗细相同的小木棒，振动其中的一个，观察其他小木棒哪一个振动得最剧烈。
3．注意引导学生多思考一下共振在实际中的应用(如乐器的共鸣箱等)以及避免共振的做法，培养学生理论联系实际的能力和习惯。
五、教学方法实验、讨论六、课前准备弹簧振子、受迫振动演示仪、摆的共振演示器七、课时安排1课时八、教学过程（一）预习检查、总结疑惑（二）情景引入、展示目标现场演示弹簧振子的运动，提出问题：弹簧振子为什么会停下来而不一直运动下去？那么如何才能让它永不停息的运动呢？（三）合作探究、精讲点播学生带着上述问题阅读课本17-18页内容。
（给予学生2-3分钟时间）现在以弹簧振子为例讨论一下简谐运动的能量问题。
最新人教版高中物理选修3-4教学案：第十一章 第5节 外力作用下的振动含答案
第5节外力作用下的振动一、阻尼振动1．固有振动和固有频率(1)固有振动：不受外力作用的振动。
(2)固有频率：固有振动的频率。
2．阻尼振动图11-5-1(1)阻尼：当振动系统受到阻力作用时，振动受到了阻尼。
(2)阻尼振动：振幅逐渐减小的振动，如图11-5-1所示。
二、受迫振动 1．自由振动在没有任何阻力的情况下，给振动系统一定能量，使它开始振动，这样的振动叫自由振动。
自由振动的周期是系统的固有周期。
如果把弹簧振子拉离平衡位置后松手，弹簧振子的振动就是自由振动。
2．驱动力如果存在阻尼作用，振动系统最终会停止振动。
为了使系统持续振动下去，对振动系统施加的周期性的外力，外力对系统做功，补偿系统的能量损耗，这种周期性的外力叫做1.振幅逐渐减小的振动，叫做阻尼振动，阻尼越大，振幅减小得越快。
2．做阻尼振动的物体，振幅越来越小，但周期不变。
3．系统在驱动力作用下的振动叫做受迫振动，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。
4．驱动力频率等于系统的固有频率时，受迫振动的振幅最大，叫做共振。
驱动力。
3．受迫振动(1)定义：系统在驱动力作用下的振动，叫做受迫振动。
(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．条件：驱动力的频率等于系统的固有频率。
2．特征：在受迫振动中，共振时受迫振动的振幅最大。
3．共振曲线：如图11-5-2所示。
图11-5-21．自主思考——判一判(1)受迫振动的频率等于振动系统的固有频率。
(×)(2)驱动力频率越大，振幅越大。
(×)(3)生活中应尽量使驱动力的频率接近振动系统的固有频率。
(×)(4)驱动力的频率等于系统的固有频率时，发生共振现象。
(√)2．合作探究——议一议(1)前面我们学习过的弹簧振子的运动是属于简谐运动还是阻尼振动呢？提示：实际的弹簧振子在运动中除受到弹力之外，还受到摩擦力等阻力的作用，振幅逐渐减小，即做的是阻尼振动。
高中物理新人教版选修3-4同步教案：第11章 11-5外力作用下的振动(2篇)
11.5 外力作用下的振动三维教学目标1、知识与技能（1）知道阻尼振动和无阻尼振动，并能从能量的观点给予说明；（2）知道受迫振动的概念。
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，知道常见的共振的应用和危害。
2、过程与方法：3、情感、态度与价值观：教学重点：受迫振动，共振。
教学难点：驱动力的频率、固有频率的区别。
教学教具：弹簧振子、受迫振动演示仪、摆的共振演示器。
教学过程：第五节外力作用下的振动（一）复习提问注意观察教师的演示实验。
教师把弹簧振子的振子向右移动至B 点，然后释放，则振子在弹性力作用下，在平衡位置附近持续地沿直线振动起来。
重复两次让学生在黑板上画出振动图象的示意图（图1中的Ⅰ）。
再次演示上面的振动，只是让起始位置明显地靠近平衡位置，再让学生在原坐标上画出第二次振子振动的图象（图1中的Ⅱ）。
Ⅰ和Ⅱ应同频、同相、振幅不同。
结合图象和振子运动与学生一起分析能量的变化并引入新课。
（二）新课教学现在以弹簧振子为例讨论一下简谐运动的能量问题。
问提1：振子从B向O运动过程中，它的能量是怎样变化的？（弹性势能减少，动能增加。
）问提2：振子从O向C运动过程中能量如何变化？振子由C向O、又由O向B 运动的过程中，能量又是如何变化的？问提3：振子在振动过程中总的机械能如何变化？（运用机械能守恒定律，得出在不计阻力作用的情况下，总机械能保持不变。
）1、总机械能守恒将振子从B点释放后在弹簧弹力（回复力）作用下，振子向左运动，速度加大，弹簧形变（位移）减少，弹簧的弹性势能转化为振子的动能。
当回到平衡位置O时，弹簧无形变，弹性势能为零，振子动能达到最大值，这时振子的动能等于它在最大位移处（B点）弹簧的弹性势能，也就是等于系统的总机械能。
在任何一位置上，动能和势能之和保持不变，都等于开始振动时的弹性势能，也就是系统的总机械能。
小结：由于简谐运动中总机械能守恒，所以简谐运动中振幅不变。
【最新推荐】2020版物理新素养导学同步人教选修3-4讲义：第11章 5 外力作用下的振动 Word版含答案
5外力作用下的振动[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)一、固有振动、阻尼振动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．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所示，振幅越来越小，最后停止振动．二、受迫振动、共振1．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．2.共振(1)定义：驱动力的频率等于振动物体的固有频率时，受迫振动的振幅最大的现象．(2)条件：驱动力频率等于系统的固有频率．(3)特征：共振时受迫振动的振幅最大．(4)共振曲线：如图所示．表示受迫振动的振幅A与驱动力频率f的关系图象，图中f0为振动物体的固有频率．1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)固有频率由系统本身决定．(√)(2)阻尼振动的频率不断减小．(×)(3)阻尼振动的振幅不断减小．(√)(4)受迫振动的频率等于振动系统的固有频率．(×)(5)驱动力频率越大，振幅越大．(×)2．一单摆做阻尼振动，则在振动过程中()A．振幅越来越小，周期也越来越小B．振幅越来越小，周期不变C．通过某一位置时，机械能减小D．机械能不守恒，周期不变E．机械能守恒，频率不变BCD[单摆做阻尼振动时，振幅会减小，机械能减小，振动周期不变，故选项B、C、D对，A、E错．]3．下列振动，不属于受迫振动的是()A．用重锤敲击一下悬吊着的钟后，钟的振动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E．共振筛的振动ACD[受迫振动是指在周期性驱动力作用下的振动，故A、C、D都是自由振动，B、E是受迫振动．]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ADE[单摆振动过程中，因不断克服空气阻力做功，使机械能逐渐转化为内能，选项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，动能逐渐减小，势能逐渐增大，而势能转化为动能时，势能逐渐减小，动能逐渐增大，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)，故选项B、C不对，选项E对．]阻尼振动的能量和周期(1)阻尼振动的振幅不断减小，能量不断减少，但阻尼振动的频率不变，其频率为固有频率，由系统本身决定．(2)自由振动是一种理想情况，也叫简谐运动．实际中的振动都会受到阻力的作用，当阻力较小时，可认为是简谐运动．(3)阻尼振动中，机械能E等于动能E k和势能E p之和，即E＝E k＋E p，E 减小，但动能和势能相互转化，当E p相等，E k不相等，而从振动图象上可以确定E p的关系．1．如图所示是单摆做阻尼振动的振动图线．则摆球A时刻的动能________B时刻的动能，摆球A时刻的势能________B 时刻的势能．[解析]该题考查阻尼振动的图象以及能量的转化关系．在单摆振动过程中，因不断克服空气阻力做功使机械能逐渐转化为内能；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．由于A、B两时刻，单摆的位移相等，所以势能相等，但动能不相等．[答案]大于等于1．自由振动、受迫振动及共振的比较2．共振曲线的理解和应用(1)两坐标轴的意义：纵轴：受迫振动的振幅，如图所示．横轴：驱动力频率．(2)f0的意义：表示固有频率．(3)认识曲线形状：f＝f0，共振；f＞f0或f＜f0，振幅较小；f与f0相差越大，振幅越小．(4)结论：驱动力的频率f越接近振动系统的固有频率f0，受迫振动的振幅越大，反之振幅越小．【例2】如图所示，在曲轴A上悬挂一个弹簧振子，如果转动把手，曲轴可以带动弹簧振子上下振动．问：(1)开始时不转动把手，而用手往下拉振子，然后放手让振子上下振动，测得振子在10 s内完成20次全振动，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4 r/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？[解析](1)用手往下拉振子使振子获得一定能量，放手后，振子因所受回复力与位移成正比，方向与位移方向相反(F＝－kx)，所以做简谐运动，其周期和频率是由它本身的结构性质决定的，称固有周期(T固)和固有频率(f固)，根据题意T固＝tn ＝1020s＝0.5 s，f固＝1T固＝10.5Hz＝2 Hz.由于摩擦和空气阻力的存在，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4 r/s，它给弹簧振子的驱动力频率为f驱＝4 Hz，周期T驱＝0.25 s，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＝4 Hz，T＝T驱＝0.25 s．又因为振子做受迫振动得到驱动力对它做的功，补偿了振子克服阻力做功所消耗的能量，所以振子的振动属于受迫振动．[答案](1)简谐运动0.5 s 2 Hz阻尼振动(2)受迫振动0.25 s1．分析受迫振动的方法(1)在分析受迫振动时，首先要弄清驱动力的来源．(2)受迫振动的频率等于驱动力的频率，与物体的固有频率无关，因而首先应确定驱动力的频率．(3)当驱动力的频率等于固有频率时，发生共振．2．改变受迫振动的振幅的方法当f驱＝f固时，振幅最大．若改变受迫振动的振幅，可采取两种方法：(1)改变给予振动系统周期性外力的周期，即改变驱动力频率．(2)了解影响固有频率的因素，改变固有频率．2.如图所示为两个单摆受迫振动的共振曲线．两个单摆的固有周期之比为TⅠ∶TⅡ＝________.若两个受迫振动分别在月球上和地球上进行，且摆长相等，则图线________是月球上的单摆的共振曲线．[解析]由共振曲线及共振的条件可知，Ⅰ和Ⅱ的固有频率分别为0.2 Hz和0.5 Hz，周期之比TⅠ∶TⅡ＝5∶2.当摆长相等时，重力加速度越大，频率越大，月球表面重力加速度小于地球表面重力加速度，故图线Ⅰ是月球上的单摆的共振曲线．[答案]5∶2Ⅰ。
2021年高中物理 11.5《外力作用下的振动》教学设计 新人教版选修34
2021年高中物理 11.5《外力作用下的振动》教学设计新人教版选修3-4【教学目标】一、知识与技能1．知道什么叫固有频率，理解固有的含义。
2．知道什么叫阻尼振动，能从能量的角度分析阻尼振动产生的原因。
3．知道什么叫驱动力，理解它是按效果命名的力。
4．知道什么叫受迫振动。
理解系统做受迫振动的频率等于驱动力的频率，与系统的固有频率无关。
5．知道什么叫共振，理解共振发生的条件，知道常见共振的应用和危害。
二、过程与方法1．通过演示实验训练学生的观察能力和由实验现象提炼出规律的能力以及表达能力。
2．通过让学生列举或解释自然现象和生活中实例的方法，培养学生用物理原理和研究方法解决实际问题的意识。
三、情感态度与价值观让学生领略物理现象与规律的奇妙与和谐，发展学生的好奇心与求知欲，体验探究的艰辛与乐趣。
【教学重点】1．受迫振动的频率等于驱动力的频率，与系统的固有频率无关。
2．共振发生的条件。
【教学难点】受迫振动的频率等于驱动力的频率与系统的固有频率无关的理解。
【教学方法】演示实验，多媒体视频，启发，讨论，交流。
【课时安排】1课时（固有频率的概念在研究弹簧振子或单摆时已经给出，所以本节课直接从阻尼振动开始）【教学过程】一、复习并引入新课师：前面我们学习简谐运动时引入了两个理想化模型是什么？生：弹簧振子和单摆。
师：说它理想很重要的一点就是我们忽略掉振动中的摩擦阻力或空气阻力等，即忽略掉振动系统的能量损失，那么弹簧振子或单摆做什么样的振动？生：振幅不变的运动（学生可能回答出别的答案，可提醒他从能量的角度考虑此问题。
）师：实际的弹簧振子或单摆的振动肯定有能量损失，它会做什么样的振动呢？演示实验：水平弹簧振子做振幅逐渐减小的振动。
师：这种由于能量的损失导致的振幅逐渐减小的振动叫阻尼振动。
二、新课教学师：你认为振幅减小的快慢与什么相关？生：讨论后得出与阻力大小有关。
演示：单摆的摆动，第一次在空气中；第二次在水中（用玻璃水槽盛水，便于观察）。
高中物理 第十一章 5外力作用下的振动教案 新人教版选修3-4(2篇)
外力作用下的振动新课标要求（一）知识与技能1、知道什么是阻尼振动；知道在什么情况下可以把实际发生的振动看作简谐运动。
2、知道什么叫驱动力，什么叫受迫振动，能举出受迫振动的实例。
3、知道受迫振动的频率等于驱动力的频率，跟物体的固有频率无关。
4、知道什么是共振以及发生共振的条件。
（二）过程与方法1、通过演示实验，了解阻尼振动的特点，明确受迫振动的频率决定于驱动力的频率。
2、通过分析实际例子，得到什么是受迫振动和共振现象，培养学生理论联系实际的能力。
（三）情感、态度与价值观1、振动有多种不同类型说明各种运动形式都是普遍性下的特殊性的具体体现。
2、通过共振产生条件的教学，认识内因和外因的关系。
教学重点受迫振动的概念以及共振及产生共振的条件。
教学难点共振及产生共振的条件。
教学方法观察、对比、讨论、阅读、实验演示、多媒体展示。
教学用具：单摆、受迫振动演示仪、共振演示仪、两个相同的带有共鸣箱的音叉、橡皮槌、CAI课件教学过程（一）引入新课教师：通过前面的学习，我们知道做简谐运动的物体都要受到回复力的作用。
回复力是振动系统内部的相互作用，是内力。
如果振动系统不受外力的作用。
此时的振动叫固有振动，其振动频率叫做固有频率。
而实际的振动系统不可避免地要受到摩擦阻力和其他因素的影响，系统的机械能要不断损耗，在这种情况下，它将怎样运动呢？本节课我们来学习这方面的问题。
（二）进行新课1．阻尼振动前面我们研究了简谐运动中能量的转化，对简谐运动而言，当供给振动系统一定的能量使它开始振动后，由于机械能守恒，它就以一定的振幅永不停息地振动下去，简谐运动是一种理想化的振动。
下面我们来观察两个实际振动：演示：①实际的单摆发生的振动；②敲击音叉后音叉的振动。
现象：单摆和音叉的振幅越来越小，最后停下来。
解释：在单摆和音叉的振动过程中，不可避免地要克服摩擦及其他阻力做功，系统的机械能就要损耗，振动的振幅就会逐渐减小，机械能耗尽之时，振动就会停下来了。
2021-2022高二物理人教版选修3-4学案：第十一章 5 外力作用下的振动 Word版含答案
学案5外力作用下的振动[目标定位] 1.知道什么是阻尼振动和无阻尼振动，并能从能量的观点赐予说明.2.知道受迫振动的概念．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.知道共振以及发生共振的条件，知道共振的应用和防止的实例．一、阻尼振动[问题设计]在争辩弹簧振子和单摆振动时，我们强调忽视阻力的影响，它们做的振动都属于简谐运动．而实际上，在试验室中让一个弹簧振子振动起来，经过一段时间它将停止振动，你知道是什么缘由造成的吗？答案阻力阻碍了振子的运动，使机械能转化为内能．[要点提炼]1．固有振动假如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．阻尼振动(1)系统受到摩擦力或其他阻力的作用时，我们说振动受到了阻尼．系统克服阻尼的作用要消耗机械能，因而振幅减小，最终停下来，阻尼振动的图象如图1所示．图1(2)阻尼振动的振幅不断减小，系统的机械能不断削减，但阻尼振动的频率不变，其频率为固有频率，由系统本身打算．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．二、受迫振动[问题设计]如图2所示，当弹簧振子自由振动时，振子就会渐渐地停下来，怎样才能使振子能够持续振动下去？图2答案有周期性外力作用于弹簧振子．[要点提炼]1．受迫振动加在振动系统上的周期性的外力，叫做驱动力．系统在驱动力作用下的振动叫做受迫振动．2．受迫振动的周期和频率做受迫振动的物体振动稳定后，其振动频率等于驱动力的频率，跟系统的固有频率无关(填“有关”或“无关”)．三、共振[问题设计]你知道部队过桥时为什么要便步走吗？答案防止共振现象发生．[要点提炼]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3所示，共振曲线的横坐标为驱动力的频率，纵坐标为受迫振动系统的振幅．当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．图33．共振的利用与防止(1)利用：在应用共振时，使驱动力频率接近或等于振动系统的固有频率．如：共振筛、荡秋千、共振转速计等．(2)防止：在防止共振时，使驱动力的频率与系统的固有频率相差越大越好．如：部队过桥应便步走、火车过桥要减速等．4．固有振动、受迫振动和共振的比较振动类型比较项目固有振动受迫振动共振受力状况仅受回复力周期性驱动力作用周期性驱动力作用振动周期或频率由系统本身性质打算，即固有周期或固有频率由驱动力的周期或频率打算，即T＝T驱或f＝f驱T驱＝T固或f驱＝f固振动能量振动物体的机械能不变(或守恒)由产生驱动力的物体供应振动物体获得的能量最大常见例子弹簧振子或单摆机器运转时底座发生的振动共振筛、声音的共鸣等一、对阻尼振动的理解例1一单摆做阻尼振动，则在振动过程中()A．振幅越来越小，周期也越来越小B．振幅越来越小，周期不变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，振动周期不变．答案BD二、对受迫振动的理解例2如图4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状况是()图4A．甲的振幅较大，且振动频率为18 HzB．甲的振幅较大，且振动频率为9 HzC．乙的振幅较大，且振动频率为9 HzD．乙的振幅较大，且振动频率为72 Hz解析依据受迫振动发生共振的条件可知甲的振幅较大，由于甲的固有频率等于驱动力的频率，做受迫振动的物体的频率等于驱动力的频率，所以B选项正确．答案B三、对共振的理解例3如图5所示的演示装置，一根张紧的水平绳上挂着五个单摆，其中A、E摆长相同，先使A摇摆，其余各摆也随着摇摆起来，可以发觉振动稳定后()图5A．各摆的固有周期均相同B．各摆振动的周期均与A摆相同C．C摆振幅最大D．B摆振动周期最小解析单摆的固有周期由摆长打算，故除A、E固有周期相同外，其他摆的固有周期都不相同，A错；A摇摆后，通过水平绳对四周的B、C、D、E四个单摆供应周期性的驱动力，四摆都在同一驱动力作用下运动，故它们的振动周期均与A摆的固有周期相同，B对，D错；其中E摆发生共振现象，振幅最大，C错．答案B例4一个单摆做受迫振动，其共振曲线(振幅A与驱动力的频率f的关系)如图6所示，则()图6A．此单摆的固有周期约为0.5 sB．此单摆的摆长约为1 mC．若摆长增大，单摆的固有频率增大D．若摆长增大，共振曲线的峰将向右移动解析由共振条件知单摆固有频率为f＝0.5 Hz，则其固有周期为T＝1f＝2 s，选项A错；由单摆周期公式T＝2πlg，可求得单摆摆长为l＝gT24π2≈1 m，选项B对；摆长增大，单摆的周期变大，其固有频率变小，共振曲线的峰将向左移动，选项C、D错．答案B。
人教版选修3-4 11.5 外力作用下的振动 教案 word版含答案
课时11.5外力作用下的振动1.知道阻尼振动和无阻尼振动,并能从能量的观点给予说明。
2.知道受迫振动的概念。
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,知道常见的共振的应用和危害。
重点难点:对共振及共振曲线的理解,共振的产生条件。
教学建议:本节首先介绍了固有频率的概念,然后从图象和能量的角度分析了阻尼振动,并介绍了受迫振动,最后通过竖直弹簧振子的共振和单摆的共振两类典型的共振实验,全面认识共振现象,理解共振曲线。
教学中要注意阻尼振动、受迫振动、共振三个概念的区别与联系。
导入新课:唐朝开元年间,洛阳有一个姓刘的和尚,他的房间内挂着一幅磬,常敲磬解烦。
有一天,刘和尚没有敲磬,磬却自动响起来了。
这使他大为惊奇,终于惊忧成疾。
他的一位好朋友曹绍夔是宫廷的乐令,闻讯前来探望刘和尚,他拿出刀来把磬磨去几处,从此以后磬就不再自鸣了。
1.固有频率如果振动系统不受①外力的作用,此时的振动叫作固有振动,其振动频率称为固有频率。
2.阻尼振动(1)振动系统中最常见的外力是摩擦力或其他阻力。
当系统受到阻力的作用时,我们说振动受到了②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。
这种振幅逐渐③减小的振动,叫作阻尼振动。
(2)振动系统受到的阻尼越大,振幅减小得④越快。
阻尼过大时,系统不能发生振动。
3.受迫振动(1)驱动力作用在振动系统上的⑤周期性外力叫驱动力。
(2)受迫振动振动系统在⑥驱动力作用下的振动叫受迫振动。
受迫振动稳定时,系统振动的频率等于⑦驱动力的频率,与系统的⑧固有频率无关。
4.共振(1)共振的条件是⑨驱动力频率等于系统的固有频率。
(2)共振是一种特殊的⑩受迫振动,产生共振时,物体的振幅最大(填“最大”或“最小”)。
1.振动系统常见的外力是什么?解答: 是摩擦力或其他阻力。
2.阻尼振动的图象有什么特点?解答: 振幅越来越小。
3.驱动力的频率满足什么条件时振子的振幅最大?解答: 驱动力的频率等于系统的固有频率。
人教版选修3-4 11.5 外力作用下的振动 教案 Word版含答案
课时11.5 外力作用下的振动1.知道阻尼振动和无阻尼振动,并能从能量的观点给予说明。
2.知道受迫振动的概念。
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,知道常见的共振的应用和危害。
重点难点:对共振及共振曲线的理解,共振的产生条件。
教学建议:本节首先介绍了固有频率的概念,然后从图象和能量的角度分析了阻尼振动,并介绍了受迫振动,最后通过竖直弹簧振子的共振和单摆的共振两类典型的共振实验,全面认识共振现象,理解共振曲线。
教学中要注意阻尼振动、受迫振动、共振三个概念的区别与联系。
导入新课:唐朝开元年间,洛阳有一个姓刘的和尚,他的房间内挂着一幅磬,常敲磬解烦。
有一天,刘和尚没有敲磬,磬却自动响起来了。
这使他大为惊奇,终于惊忧成疾。
他的一位好朋友曹绍夔是宫廷的乐令,闻讯前来探望刘和尚,他拿出刀来把磬磨去几处,从此以后磬就不再自鸣了。
1.固有频率如果振动系统不受①外力的作用,此时的振动叫作固有振动,其振动频率称为固有频率。
2.阻尼振动(1)振动系统中最常见的外力是摩擦力或其他阻力。
当系统受到阻力的作用时,我们说振动受到了②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。
这种振幅逐渐③减小的振动,叫作阻尼振动。
(2)振动系统受到的阻尼越大,振幅减小得④越快。
阻尼过大时,系统不能发生振动。
3.受迫振动(1)驱动力作用在振动系统上的⑤周期性外力叫驱动力。
(2)受迫振动振动系统在⑥驱动力作用下的振动叫受迫振动。
受迫振动稳定时,系统振动的频率等于⑦驱动力的频率,与系统的⑧固有频率无关。
4.共振(1)共振的条件是⑨驱动力频率等于系统的固有频率。
(2)共振是一种特殊的⑩受迫振动,产生共振时,物体的振幅最大(填“最大”或“最小”)。
1.振动系统常见的外力是什么?解答: 是摩擦力或其他阻力。
2.阻尼振动的图象有什么特点?解答: 振幅越来越小。
3.驱动力的频率满足什么条件时振子的振幅最大?解答: 驱动力的频率等于系统的固有频率。
物理人教版选修3-4学案：第十一章第5节 外力作用下的振动 Word版含解析(2篇)
5．外力作用下的振动1．知道什么是阻尼振动和阻尼振动中能量转化的情况。
2．知道做受迫振动物体的振动频率跟固有频率无关，而等于驱动力的频率。
3．知道共振以及发生共振的条件，知道共振的应用和防止的实例。
军队里有明确的规定：凡行军过桥的部队，不准在桥上齐步走或正步走，而要便步走。
1906年，俄国军队在通过彼得堡附近一座大桥时，由于齐步走而使大桥倒塌，造成了很大的伤亡。
部队行军过桥时为什么要便步走？桥梁的共振提示：这是为了防止大桥发生共振，而使桥梁倒塌。
当整齐步伐的频率跟大桥的固有频率相等时，会引起共振，可能使大桥损坏，造成人员伤亡。
1．固有频率简谐运动的物体受到的回复力，是振动系统内部的相互作用力。
如果振动系统不受外力的作用，此时的振动叫做__________，其振动频率称为__________。
2．阻尼振动当振动系统受到阻力的作用时，我们说振动受到了阻尼。
阻尼振动的振幅不断______。
振动系统受到的阻尼越大，振幅减小得______。
当阻尼很小时，就可以______，当作__________来处理。
3．受迫振动系统在____________的________作用下的振动叫做受迫振动。
受迫振动______时，系统振动的频率等于________的频率，与系统的固有频率______。
4．共振条件是驱动力的频率______物体的固有频率。
此时受迫振动的振幅最大。
5．共振曲线如图所示，共振曲线的横坐标为__________，纵坐标为受迫振动物体的振幅。
共振曲线直观地反映出驱动力的频率对受迫振动物体振幅的影响，由共振曲线可知，当驱动力的频率与物体的固有频率相等时，受迫振动的振幅最大。
思考：用扁担挑水时，有时桶里的水会动荡得厉害，并从桶中溅出来，这是为什么？如何避免发生这一现象？答案：1．固有振动固有频率2．减小越快忽略简谐运动3．周期性变化驱动力稳定驱动力无关4．等于5．驱动力的频率思考提示：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。
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课时11.5外力作用下的振动1.知道阻尼振动和无阻尼振动,并能从能量的观点给予说明。
2.知道受迫振动的概念。
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,知道常见的共振的应用和危害。
重点难点:对共振及共振曲线的理解,共振的产生条件。
教学建议:本节首先介绍了固有频率的概念,然后从图象和能量的角度分析了阻尼振动,并介绍了受迫振动,最后通过竖直弹簧振子的共振和单摆的共振两类典型的共振实验,全面认识共振现象,理解共振曲线。
教学中要注意阻尼振动、受迫振动、共振三个概念的区别与联系。
导入新课:唐朝开元年间,洛阳有一个姓刘的和尚,他的房间内挂着一幅磬,常敲磬解烦。
有一天,刘和尚没有敲磬,磬却自动响起来了。
这使他大为惊奇,终于惊忧成疾。
他的一位好朋友曹绍夔是宫廷的乐令,闻讯前来探望刘和尚,他拿出刀来把磬磨去几处,从此以后磬就不再自鸣了。
1.固有频率如果振动系统不受①外力的作用,此时的振动叫作固有振动,其振动频率称为固有频率。
2.阻尼振动(1)振动系统中最常见的外力是摩擦力或其他阻力。
当系统受到阻力的作用时,我们说振动受到了②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。
这种振幅逐渐③减小的振动,叫作阻尼振动。
(2)振动系统受到的阻尼越大,振幅减小得④越快。
阻尼过大时,系统不能发生振动。
3.受迫振动(1)驱动力作用在振动系统上的⑤周期性外力叫驱动力。
(2)受迫振动振动系统在⑥驱动力作用下的振动叫受迫振动。
受迫振动稳定时,系统振动的频率等于⑦驱动力的频率,与系统的⑧固有频率无关。
4.共振(1)共振的条件是⑨驱动力频率等于系统的固有频率。
(2)共振是一种特殊的⑩受迫振动,产生共振时,物体的振幅最大(填“最大”或“最小”)。
1.振动系统常见的外力是什么?解答: 是摩擦力或其他阻力。
2.阻尼振动的图象有什么特点?解答: 振幅越来越小。
3.驱动力的频率满足什么条件时振子的振幅最大?解答: 驱动力的频率等于系统的固有频率。
主题1:阻尼振动问题:(1)观察实际单摆的振动,你会发现什么现象?原因是什么?(2)如果把同样的单摆放入水中,你会发现什么现象?原因是什么?(3)比较上述两种现象,你能得出什么结论?解答:(1)单摆的振幅越来越小,逐渐停止振动;单摆振动过程中要克服各种阻力做功,能量不断损失。
(2)单摆振幅减小得更快,很快就停止振动;单摆在水中所受阻力更大,能量损失更快。
(3)振动系统受到的阻尼越小,振幅减小越慢;振动系统受到的阻尼越大,振幅减小越快。
知识链接:实际物体的振动都会受到各种阻尼作用,导致物体振动的振幅不断减小,故阻尼振动又叫作减幅振动。
主题2:受迫振动情景: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。
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?从有无周期性外力作用角度看弹簧振子的振动属于什么振动?(2)手柄匀速摇动的意义是什么?(3)用不同的转速匀速转动把手,弹簧振子的振动有何不同?这能说明什么问题?解答:(1)阻尼振动;自由振动。
(2)提供一个周期性的外力;补偿系统振动过程中损耗的能量。
(3)用不同的转速匀速转动把手时,振子的振动快慢并不一样,但振子振动的步调跟把手转动的步调一致。
这说明振子振动的周期和频率由把手转动的周期和频率决定。
知识链接:振动按能量是否损耗分为阻尼振动(减幅振动)和无阻尼振动(等幅振动);按振动的成因分为自由振动和受迫振动。
主题3:共振情景:完成课本“实验”,回答以下问题。
问题:(1)实验中为什么A摆的质量要比其他三个摆的质量明显大?(2)先让A摆摆动后,观察在摆动稳定后会出现什么现象?(3)实验中B、C、D三个摆的振动有什么共同特点?发生共振的是哪个摆?解答:(1)A摆的振动相当于给其他三个摆提供驱动力,但其他三个摆振动后也会反过来影响A摆,A摆的质量大可以强化A摆的主导地位。
(2)A摆摆动起来后,B、C、D也随之摆动,但是它们摆动的振幅不同,B摆动的振幅最大,而C、D摆动的振幅较小。
(3)实验中B、C、D三个摆都做受迫振动,它们振动的周期相同,但发生共振的只有B摆。
知识链接:当f驱与f固相同时,驱动力的每次作用都使振动加速,直至驱动力作用与阻力作用恰好抵消时,达到最大振幅。
1.(考查阻尼振动)单摆在空气中做阻尼振动,下列说法中正确的是()。
A.振动的能量逐渐转化为其他形式的能量B.后一时刻摆球的动能一定比前一时刻小C.后一时刻摆球的势能一定比前一时刻小D.后一时刻摆球的机械能一定比前一时刻小【解析】由于单摆在空气中做阻尼振动,克服空气、摩擦阻力做功,使机械能不断减少而转化为内能。
后一时刻的动能和势能不一定比前一时刻小,但后一时刻摆球的机械能一定比前一时刻小。
【答案】AD【点评】在阻尼振动过程中,系统的机械能逐渐减少,减少的机械能转化为内能。
2.(考查自由振动与受迫振动)下列说法正确的是()。
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【解析】实际的自由振动,必须不断克服外界阻力做功而消耗能量,振幅会逐渐减小,所以必然是阻尼振动,故A、C正确;只有在周期性外力(驱动力)作用下的物体所做的振动才是受迫振动,B错误;受迫振动稳定后的频率由驱动力的频率决定,与自身物理条件无关,D正确。
【答案】ACD【点评】实际的自由振动都是阻尼振动;简谐振动是理想化模型,在实际中是不存在的。
3.(考查共振的条件)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,则在B、C、D、E四个摆中,振幅最大的是()。
A.BB.CC.DD.E【解析】A振动起来以后,B、C、D、E四个摆均做受迫振动,其中E的摆长与A的摆长相等,即固有周期相等,故E摆满足共振的条件,其振幅最大。
选项D正确。
【答案】D【点评】A提供周期性的驱动力,固有频率相同的摆振幅最大。
4.(考查受迫振动和共振的关系)一洗衣机脱水桶在正常工作时非常平稳,当切断电源后,发现洗衣机先是振动越来越剧烈,然后振动再逐渐减弱,对这一现象,下列说法正确的是()。
A.正常工作时,洗衣机脱水桶的运转频率比洗衣机的固有频率大B.正常工作时,洗衣机脱水桶的运转频率比洗衣机的固有频率小C.正常工作时,洗衣机脱水桶的运转频率等于洗衣机的固有频率D.当洗衣机振动最剧烈时,脱水桶的运转频率恰好等于洗衣机的固有频率【解析】切断电源后脱水桶的转速越来越小,即脱水桶的运转频率越来越小,由题意,当洗衣机脱水桶正常工作时,非常稳定,可知,正常工作时的频率大于洗衣机的固有频率,故A选项正确。
当振动最剧烈时,洗衣机发生了共振,即D选项正确。
【答案】AD【点评】受迫振动最剧烈时是发生了共振现象。
拓展一:共振的条件1.在火车的车厢里用细线吊着一个小球,由于在铁轨接合处火车会受到震动,从而使球摆动。
如果每根铁轨长12.5 m,细线长0.4 m,则当火车速度达多大时球摆动的振幅最大?【分析】本题考查共振的条件。
从题意可知,小球做受迫振动,而驱动力是由于火车经过铁轨接合处产生的。
【解析】火车每次通过铁轨接合处,都给摆球施加一次周期性的驱动力,当这一驱动力的周期T驱=跟摆球的固有周期T固=2π相等时,摆球的振幅达到最大,即:=2π解得:v=×=×m/s≈10 m/s。
【答案】10 m/s【点拨】火车运行时,车轮每次通过相邻的两根铁轨的连接处,都会受到一次撞击,这相当于给小球一个驱动力。
通过审题,挖掘出火车车轮与两根铁轨接合处撞击的频率与单摆的固有频率相等是解答本题的关键。
拓展二:对共振规律的理解2.一物体做受迫振动,驱动力的频率小于该物体的固有频率。
当驱动力的频率逐渐增大时,该物体的振幅将()。
A.逐渐增大B.先逐渐减小后逐渐增大C.逐渐减小D.先逐渐增大后逐渐减小【分析】如果驱动力的频率逐渐增大且连续变化,则当驱动力的频率小于物体的固有频率时,振幅逐渐增大;当驱动力的频率等于物体的固有频率时,振幅最大;当驱动力的频率大于物体的固有频率时,振幅逐渐减小。
【解析】此题可以由受迫振动的共振曲线图来判断,如图甲所示。
受迫振动中物体振幅的大小和驱动力频率与系统固有频率之差有关。
驱动力的频率越接近系统的固有频率,即驱动力频率与固有频率的差值越小,做受迫振动的振子的振幅就越大。
当外加驱动力频率等于系统固有频率时,振动物体发生共振,振幅最大。
由共振曲线可以看出,当驱动力的频率小于该物体的固有频率时,增大驱动力频率,振幅增大,直到驱动力频率等于系统固有频率时,振动物体发生共振,振幅最大,在此之后,若再增大驱动力频率,则振动物体的振幅减小。
甲【答案】D【点拨】如图乙所示。
(1)共振曲线反映了受迫振动的振幅A随驱动力的频率f变化的关系,这个图象中纵轴表示受迫振动的振幅,横轴表示驱动力的频率。
乙(2)共振曲线的特点:①当驱动力频率等于物体固有频率时,物体振动的振幅最大;②当固有频率不等于驱动力频率时,二者越接近,振幅越大,反之,相差越大,振幅越小;③共振曲线上除峰值外,其他某一振幅都对应两个驱动力频率。
一、物理百科古人对共振现象的认识在古代典籍中有大量的关于共振现象的记述,并把这种现象解释为“同声相应”或“声比则应”,这个解释和现代的科学定义几乎完全相同。
我国人民早在公元前4世纪到公元前3世纪,就已经进行共振原理的研究。
我国《庄子·杂篇·徐无鬼》中说:“为之调瑟,废于一堂,废于一室。
鼓宫宫动,鼓角角动。
音律同矣。
夫改调一弦,于五音无当也,鼓之,二十五弦皆动。
”这说的是西周时代一个叫鲁遽的人做的共振实验。
他把两把瑟分别放在两个房间,将其中一瑟某弦弹一下,隔壁那具瑟上同样的弦也会发声,音律相同,他又改变实验方法,将瑟乱弹一气,结果出来很多泛音 ,另一具瑟上的每根弦都或多或少地应声而动。
这就是世界上最早的共振实验。
这里描述的瑟有二十五根弦。
宫、商、角、徵(zhǐ)、羽是古代人使用的乐音音名,相当于现在的do、re、mi、sol、la。
当在高堂明室中放上一具瑟,进行调音时,人们发现:弹动某一弦的宫音,别的宫音弦也动;弹动某一弦的角音,别的角音弦也动。
这是因为它们的音律相同的缘故。
如果改调一弦,使它发出的音和五音中的任何一声都不相当,再弹这根弦时,瑟上二十五根弦都会动。
我们知道,这条弦虽然弹不出一个准确的乐音,但它的许多泛音中总有那么几个音和瑟的二十五根弦的音相当或成简单的比。