《（浙江专用）2018-2019学年高中物理 第十一章 机械振动 第5课时 外力作用下的振动课件 新人教版选修3-4》由会员分享，可在线阅读，更多相关《（浙江专用）2018-2019学年高中物理 第十一章 机械振动 第5课时 外力作用下的振动课件 新人教版选修3-4（17页珍藏版）》请在装配图网上搜索。
1、第第5课时外力作用下的振动课时外力作用下的振动研究选考研究选考把握考情把握考情知识内容知识内容外力作用下的振动外力作用下的振动考试要求考试要求加试加试b教学要求教学要求1.了解固有振动和固有频率了解固有振动和固有频率2.了解阻尼振动，知道阻尼振动时，振动物体的能量变化情况了解阻尼振动，知道阻尼振动时，振动物体的能量变化情况3.了解受迫振动，知道受迫振动的频率等于驱动力的频率与物体了解受迫振动，知道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的固有频率无关4.了解共振现象，知道共振现象产生的条件了解共振现象，知道共振现象产生的条件5.理解共振曲线理解共振曲线知识点一阻尼振动知识点一阻尼振动
2、基基 础础 梳梳 理理1.固有振动固有振动如果振动系统不受如果振动系统不受_的作用，此时的振动叫做固有振动，其振动频率称为的作用，此时的振动叫做固有振动，其振动频率称为_2.阻尼振动阻尼振动当振动系统受到阻力的作用时，我们说振动受到了当振动系统受到阻力的作用时，我们说振动受到了_，系统克服，系统克服_的作的作用要做功，消耗机械能，因而用要做功，消耗机械能，因而_减小，最后停下来。这种振幅逐渐减小的振减小，最后停下来。这种振幅逐渐减小的振动，叫做阻尼振动。动，叫做阻尼振动。外力外力固有频率固有频率阻尼阻尼阻尼阻尼振幅振幅一单摆做阻尼振动，则在振动过程中一单摆做阻尼振动，则在振动过程中()A.振幅
3、越来越小，周期也越来越小振幅越来越小，周期也越来越小B.振幅越来越小，周期不变振幅越来越小，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，周期不变在振动过程中，机械能不守恒，周期不变解析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。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。答案答案BD即即 学学 即即 练练知识点二受迫振动知识点二受迫振动1.驱动力：驱动力：_的外力。的外力。2.受迫振动：系统在受迫振动：系统在_作用下的振动。作用下的振动。3.受迫振动的频率：不
4、管系统的固有频率如何，它做受迫振动的频率总等于周期性受迫振动的频率：不管系统的固有频率如何，它做受迫振动的频率总等于周期性_的频率，与系统的的频率，与系统的_无关。无关。4.共振：驱动力频率共振：驱动力频率f _系统的固有频率系统的固有频率f0时，受迫振动的时，受迫振动的_最大，这种现最大，这种现象叫做共振。象叫做共振。基基 础础 梳梳 理理周期性周期性驱动力驱动力驱动力驱动力固有频率固有频率等于等于振幅振幅要要 点点 精精 讲讲1.受迫振动中，若周期性的驱动力给系统补充的能量与系统因振动阻尼消耗的能量相受迫振动中，若周期性的驱动力给系统补充的能量与系统因振动阻尼消耗的能量相等，物体做等幅振动
5、，但此振动不是简谐运动。等，物体做等幅振动，但此振动不是简谐运动。2.对共振现象的理解对共振现象的理解(1)发生共振的条件发生共振的条件f驱驱f固固，即驱动力的频率等于振动系统的固有频率。，即驱动力的频率等于振动系统的固有频率。(2)共振曲线共振曲线(如图如图1所示所示)图图13.共振的防止与利用共振的防止与利用(1)利用：由共振的条件知，要利用共振，就应尽量使驱动力的频率与物体的固有利用：由共振的条件知，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、荡秋千、共振转速计等。频率一致。如共振筛、荡秋千、共振转速计等。(2)防止：由共振曲线可知，在需要防止共振危害时，要尽量使驱
6、动力的频率和固防止：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固有频率不相等，而且相差越多越好。如：部队过桥应便步走。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。说明：共振是物体做受迫振动时的一种特殊现象。【例【例1】如图如图2所示的装置，弹簧振子的固有频率是所示的装置，弹簧振子的固有频率是4 Hz。现匀。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动达到稳定时的频率为1 Hz，则把手转动的频率为，则把手转动的频率为()A.1 Hz B
7、.3 HzC.4 Hz D.5 Hz解析解析受迫振动的频率等于驱动力的频率，把手转动的频率为受迫振动的频率等于驱动力的频率，把手转动的频率为1 Hz，选项，选项A正确。正确。答案答案A图图2【例【例2】如图如图3甲所示，竖直圆盘转动时，可带动固定在圆盘上的甲所示，竖直圆盘转动时，可带动固定在圆盘上的T形支架在竖直方向形支架在竖直方向振动，振动，T形支架的下面系着一个弹簧和小球，共同组成一个振动系统。当圆盘静止形支架的下面系着一个弹簧和小球，共同组成一个振动系统。当圆盘静止时，小球可稳定振动。现使圆盘以时，小球可稳定振动。现使圆盘以4 s的周期匀速转动，经过一段时间后，小球振动的周期匀速转动，经
8、过一段时间后，小球振动达到稳定。改变圆盘匀速转动的周期，弹簧和小球系统的共振曲线达到稳定。改变圆盘匀速转动的周期，弹簧和小球系统的共振曲线(振幅振幅A与驱动力与驱动力的频率的频率f的关系的关系)如图乙所示，则如图乙所示，则()图图3A.此振动系统的固有频率约为此振动系统的固有频率约为3 HzB.此振动系统的固有频率约为此振动系统的固有频率约为0.25 HzC.若圆盘匀速转动的周期增大，系统的振动频率不变若圆盘匀速转动的周期增大，系统的振动频率不变D.若圆盘匀速转动的周期增大，共振曲线的峰值将向右移动若圆盘匀速转动的周期增大，共振曲线的峰值将向右移动解析解析当驱动力的频率与振动系统的固有频率相同
9、时，振幅最大，所以固有频率当驱动力的频率与振动系统的固有频率相同时，振幅最大，所以固有频率约为约为3 Hz，选项，选项A正确，正确，B错误；受迫振动的振动周期由驱动力的周期决定，所以错误；受迫振动的振动周期由驱动力的周期决定，所以圆盘匀速转动的周期增大，系统的振动频率减小，选项圆盘匀速转动的周期增大，系统的振动频率减小，选项C错误；系统的固有频率不错误；系统的固有频率不变，共振曲线的峰值位置不变，选项变，共振曲线的峰值位置不变，选项D错误。错误。答案答案A【跟踪训练】【跟踪训练】如图如图4表示一弹簧振子做受迫振动时的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，由图可知振幅与驱动力频率的
10、关系，由图可知()A.驱动力频率为驱动力频率为f2时，振子处于共振状态时，振子处于共振状态B.驱动力频率为驱动力频率为f3时，振子的振动频率为时，振子的振动频率为f3C.假如让振子自由振动，它的频率为假如让振子自由振动，它的频率为f2D.振子做自由振动时，频率可以为振子做自由振动时，频率可以为f1、f2、f3解析解析由题图可知当驱动力的频率为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，时，振子的振幅最大，即振子发生共振现象，故故A正确；由共振条件知振子的固有频率为正确；由共振条件知振子的固有频率为f2，所以，所以C正确，正确，D错误；振子做受迫振错误；振子做受迫振动时
11、，振动频率由驱动力的频率决定，故动时，振动频率由驱动力的频率决定，故B正确。正确。答案答案 ABC图图41.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.振幅振幅 B.位移位移C.周期周期 D.机械能机械能答案答案AD2.如图如图5所示是单摆做阻尼振动的位移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时间图线，下列说法中正确的是()A.摆球在摆球在P与与N时刻的势能相等时刻的势能相等B.摆球在摆球在P与与N时刻的动能相等时刻的动能相等C.摆球在摆球在P与与N时刻的机械能相等时刻的机械能相等D.摆球在
12、摆球在P时刻的机械能大于时刻的机械能大于N时刻的机械能时刻的机械能图图5解析解析由于摆球的势能大小由其位移和摆球质量共同决定，由于摆球的势能大小由其位移和摆球质量共同决定，P、N两时刻位移大小两时刻位移大小相同，所以势能相等，相同，所以势能相等，A正确；由于系统机械能在减少，正确；由于系统机械能在减少，P、N两时刻势能相同，两时刻势能相同，则则P时刻动能大于时刻动能大于N时刻动能，所以摆球在时刻动能，所以摆球在P时刻的机械能大于时刻的机械能大于N时刻的机械能，时刻的机械能，B、C错误，错误，D正确。正确。答案答案AD3.如图如图6所示，把两个弹簧振子悬挂在同一支架上，已知甲弹所示，把两个弹簧振
13、子悬挂在同一支架上，已知甲弹簧振子的固有频率为簧振子的固有频率为8 Hz，乙弹簧振子的固有频率为，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，且振动频率为甲的振幅较大，且振动频率为8 HzB.甲的振幅较大，且振动频率为甲的振幅较大，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，且振动频率为乙的振幅较大，且振动频率为72 Hz图图6解析解析振子做受迫振动时，振动频
14、率等于驱动力的频率，由于甲振子的固有频率振子做受迫振动时，振动频率等于驱动力的频率，由于甲振子的固有频率与驱动力的频率相差较小，所以甲的振幅较大，选项与驱动力的频率相差较小，所以甲的振幅较大，选项B正确，正确，A、C、D错误。错误。答案答案B4.一个单摆做受迫振动，其共振曲线一个单摆做受迫振动，其共振曲线(振幅振幅A与驱动力的频率与驱动力的频率f的关系的关系)如图如图7所示，则所示，则()图图7A.此单摆的固有周期约为此单摆的固有周期约为0.5 sB.此单摆的摆长约为此单摆的摆长约为1 mC.若摆长增大，单摆的固有频率增大若摆长增大，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若摆长增大，共振曲线的峰将向右移动答案答案 B
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