高二物理人教选修34课件11.5外力作用下的振动2

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1、5外力作用下的振动-1-首页XDitE DWf D隸懿!首页XDitE DWf D隸懿!情景导入思维导图任何实际振动，只在初始时刻具有一定能 量，在阻尼作用下最终会停下 来,怎样才能使振动持续不断地 进行下去呢？两种振动方式自由振动外力作用下的振动受迫 振动概念首页X麟嚴EDSW D為絲测填填1. 固有振动和阻尼振动(见课本第18页)(1) 固有振动：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 果振动系统的作用，此时的振动叫作O(2) 固有频率:振动的频率。阻尼:即阻力作用，通常包括。(4)阻尼振动:的振动。2. 受迫振动和共振(见课本第1819页)(1) 驱动力:作用于振动系

2、统的外力。(2) 受迫振动:振动系统在作用下的振动。(3) 受迫振动的频率:做受迫振动的系统振动稳定后，其振动频率等于的频率，与系统的无关。首页X麟嚴EDWf D隸鏈填填首页X麟嚴EDWf D隸鏈首页X麟嚴EDWf D隸鏈共振：g条件:驱动力频率系统的固有频率。首页X麟嚴EDWf D隸鏈特征:共振时受迫振动的最大。魏振曲线:如图所示。受剧驱动力频率 讷有频率）7迫必 振 动 的 振 幅1_生活中的共振与减振：a应用:在应用共振时，驱动力频率接近或等于振动系统的如转速计、Ob防止:在防止共振时，驱动力频率与系统的相差越大越好， 如部队过桥时用便步。首页DWf D鵜翩业填填下列说法正确的是（）A.

3、 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受迫振动稳定后频率与自身物理条件无关首页X褊嚴E首页X褊嚴E扌襯一扌萩二首页X褊嚴E探究一比较简谐运动、阻尼振动和受迫振动问题导引“余音绕梁，三日不绝，形容歌声或音乐的优美，耐人寻味。但在 日常生活中,当弹奏结束后，乐声会越来越弱，并最终消失，这是为什 么呢？首页X褊嚴EJIANC扌襯一扌萩二K耍点提示）由于乐声受到空气的阻尼作用，振幅越来越小，因此 乐声也就越来越弱了。名师精讲1. 简谐运动是一种理想化的模型，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，是实际的一种运动。受迫振动

4、是物体做阻尼振动时受到周期性驱动力作用下的振 动。首页X褊嚴E扌襯一扌萩二4 三者对比列表如下: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驱动力频率振幅不变减小大小变化不确定振动图象松-厂形状不确定7 .首页X褊嚴EJIANC扌襯一扌萩二振动类 型 比较项目简谐运动阻尼振动受迫振动振动能量振动物体的 机械能不变能量逐渐减 小由产生驱动力的物 体提供实例弹簧振子振 动，单摆做 小角度摆动敲锣打鼓发 出的声音越 来越弱扬声器纸盆振动发 声、钟摆的摆动首页X褊嚴E扌赖【特别提醒）I 阻尼振动中振幅虽逐渐减小，但振动频率不会变化

5、，1I 此频率称为固有频率，由振动系统决定。i扌襯一扌萩二典例剖析【例题1】单摆做阻尼振动的振动图线如图所示,下列说法中正 确的是（）A. 摆球在人时刻的动能等于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时刻的机械能摆球在A时刻的机械能大于B时刻的机械能首页X褊嚴ED鵜餵扌襯一扌萩二解析:在单摆振动过程中，因不断克服空气阻力做功使动能逐渐 转化为内能，选项C错误，选项D正确;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在不断地相互转化，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，选项A错误，选 项B正确。首页X褊嚴ED

6、鵜餵扌襯一扌萩二变式训练1在如图所示的振动图象中，在13s的时间范围内，下 列时刻中振动物体的动能和势能之和最大的是（）A.1.2 sC.2.5 sB.2 sD.3 sAx/cm首页X褊嚴ED為絲觀ANC扌赖一扌粽 UI纳总结)(1) 阻尼振动与简谐运动的关系：实际的振动都会受 到阻力的作用，是阻尼振动。当阻力很小时，可以认为是 简谐运动。(2) 机械能E等于动能Ek和势能Ep之和，即 = .Ek+Ep,阻尼振动中,E减小，但动能和势能仍相互转化。探究二对共振和共振曲线的理解问题导引用扁担挑水时，有时桶里的水会荡得厉害，并从桶中溅出来，这是 为什么？首页X褊嚴E扌赖一扌粽JIANCK要点提示；

7、人挑水时，通过扁担对水桶施加周期性的驱动力，当 驱动力的频率等于桶里水的固有频率时，水发生共振，水 的动荡就越来越厉害，就会从桶中溅出来。首页名师精讲1发生共振的条件(1加区=/固,即驱动力的频率等于振动系统的固有频率。(2)对共振条件的理解从受力角度看:当振动物体所受驱动力的方向跟它的运动方向 相同时，驱动力对它起加速作用，使它的振幅增大，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，从 而振幅达到最大。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

8、增加。扌赖2 共振曲线(1)如图所示。D轍测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。(2)对共振曲线的理解。共振曲线直观地反映了物体做受迫振动的振幅与驱动力频率的 关系:当驱动力的频率/偏离固有频率较大时，受迫振动的振幅较小; 当驱动力的频率/等于固有频率沧时，受迫振动的振幅最大。首页X飜課扌赖一扌粽K特别提醒）/驱与于固相差越大，振幅越小；相差越小，振幅越大; 于驱=/固时9振幅最大。首页X飜課扌赖一扌粽典例剖析【例题2】导学号38190025A/cm如图所示，探究单摆共振条件时得到的图象，它表示振幅跟驱动 力频率之间的关系,(g取9.8m/s2)请回答:这个单摆的摆长是多

9、 少?(2)如果将此单摆移到高纬度地区,画出来的图象的高峰将向哪 个方向移动？首页首页扌襯XS1E亠求摆长_确定固有周期濒率）扌赖一扌粽变式训练2扌赖一扌粽一单摆的共振曲线如图所示，则该单摆的摆长约为多少?共振时 摆球的最大速度大小是多少?(g取10 m/s2)首页X飜課扌赖一扌粽解析:由题意知，当单摆共振时频率f=Q.5 Hz,977 m-1 m,4x3.14zx0.5z即 f 固=f=o. 5 Hz,由 T=7=2ti 得- 10 -4评- 根据单摆运动过程中机械能守恒可得+ mvg2 =mgl（l-cos（9m）。 乙其中 1-cos m=2sin2 =最大速度 vm=A =0.2522

10、1 Im/So首页X飜課扌赖一扌粽K u I纳总结）对共振的理解（1）在分析解答有关共振问题时，要抓住产生共振的 条件分析:驱动力的频率等于固有频率时产生共振，此时 振动的振幅最大。（2）在解决有关共振的实际问题时，要抽象出受迫振 动这一物理模型，弄清驱动力频率和固有频率，然后利用 共振的条件求解。首页DlMlAN1关于阻尼振动，以下说法中正确的是（）A. 机械能不断减小 B.动能不断减小C.振幅不断减小D.定不是简谐运动首页X裁瞬DMfDIMian0DEQ13452.如图所示，一根水平张紧的绳子上系着五个单摆，摆长从左至右依 次为#、I、 I、21，若让D摆先摆动起来，周期为7；稳定时,4、

11、B、 C、E各摆的情况是（）A. B摆振动的振幅最大B. E摆振动的振幅最大C. C摆振动的周期为TA摆振动周期大于卩5首页X裁瞬DMfD鵜翩IAN553 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8 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甲的振幅较犬，且振动频率为8 HzB. 甲的振幅较大，且振动频率为9 Hz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首页X轆誌DMfDIMian首页 XiSIe DSHff1230首页X轆誌DMfDIMi

12、an4.4、B两个单摆A摆的固有频率为4/；B摆的固有频率为/；若让它们 在频率为5/的驱动力作用下做受迫振动，则两单摆比较（）A A摆振幅较大，振动频率为/B. B摆振幅较大，振动频率为书C. A摆振幅较大，振动频率为5/B摆振幅较大，振动频率为5f首页X轆誌DMfDIMian12345 导学号38190026（选做题）单摆在两次受迫振动中的共振曲线如图 所示，则下列说法中不正确的是（）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Z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I : ljj25 :4C. 图线口若是在地面上完成的，则该摆摆长约为1 mD. 若摆长均为1 g则图线Z是在地面上完成的IN首页X襯誌DBW1234T|解析:受迫振动的频率与固有频率无关，但当驱动力的频率与物体固 有频率相等时，受迫振动的振幅最大，所以，可以根据物体做受迫振动 的共振曲线判断出物体的固有频率。根据单摆振动周期公式T=X 才可以得到单摆固有频率/=! = A-据图象中/的信息可以推断摆长或重力加速度的变化情况。