物理选择性必修1优质课公开课第6节 受迫振动 共振.pptx

第6节受迫振动共振;一、振动中的能量损失

1．填一填

(1)固有振动：不受______干预的振动。

(2)固有频率：固有振动的频率。

(3)阻尼振动：______随时间逐渐减小的振动。

(4)振动系统能量衰减的方式：

①因摩擦阻力作用，振动系统的机械能逐渐转化为_____。

②振动系统引起相邻介质中各质点的振动，使能量向四周辐射。

;2．判一判

(1)单摆在空气中的摆动属于固有振动。 ()

(2)单摆在空气中的摆动属于阻尼振动。 ()

(3)水平杆上的弹簧振子振动一段时间后停了下来，系统的机械能逐渐减小，转化为系统内能。 ();3．想一想

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。如果阻力很小，可以忽略，那么振子的运动就是只在回复力作用下的运动，是简谐运动。

;二、受迫振动

1．填一填

(1)驱动力：作用在振动系统的_______的外力。

(2)受迫振动：系统在_______作用下的振动。

(3)受迫振动的频率：等于________的频率，与物体的固有频率______。

2．判一判

(1)受迫振动的频率等于振动系统的固有频率。 ()

(2)受迫振动的频率等于驱动力的频率。 ()

(3)物体做受迫振动时，振幅可能是不变的。 ();3．选一选

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．电磁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

;解析：敲击后的钟不再受驱动力，其振动是自由振动，不属于受迫振动，故A错误；电磁打点计时器接通电源后，振针的振动受电源的驱动，属于受迫振动，振荡频率等于交流电的频率，故B正确；小孩睡在自由摆动的吊床上，小孩随着吊床一起摆动，由于空气阻力的作用，小孩和吊床一起做阻尼振动，故选项C错误；忽略空气阻力，弹簧振子在竖直方向上沿上下方向振动时，受到的合外力属于简谐运动回复力的特点，故属于简谐振动，故D错误。

答案：B

;三、共振现象及??应用

1．填一填

(1)共振：当驱动力的频率______固有频率时，物体做受迫振动的______达到最大值的现象。

(2)受迫振动的振幅与驱动力频率的关系曲线。

由图可以看出，驱动力的频率与固有频率相差越小，受迫振动的振幅______，当驱动力的频率与固有频率相等时，受迫振动的振幅______。

;(3)应用与防止

①应用：共振轨速计。

②防止：避免共振的情况，如，桥梁、飞机、汽车、轮船等都必须考虑共振产生的危害。

2．判一判

(1)发生共振的物体所做的振动必定是受迫振动，其振动频率等于驱动力的频率。 ()

(2)生活中应尽量使驱动力的频率接近振动系统的固有频率。 ()

(3)当驱动力的频率增大时，振动的振幅也一定增大。 ()

;3．想一想

用扁担挑水时，有时桶里的水会荡得厉害，甚至从桶中溅出来，这是为什么？如何避免这一现象的发生？

提示：挑水时，由于行走时肩膀的起伏，人通过扁担对水桶作用，使水受到驱动力而做受迫振动，当驱动力的频率接近(或等于)桶里水的固有频率时，水桶里的水就发生共振，所以水会荡得厉害，以至于飞溅出来。为了避免发生这种现象，就要使驱动力的频率尽量远离桶里水的固有频率，解决的办法有改变行走的步频或停止走动片刻，也可以在桶里放些漂浮物，增大阻力，使振动系统克服阻力做功，消耗部分机械能，以减小水的振幅。

;[学透用活]

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，是更接近实际的一种运动。

3．受迫振动是物体做阻尼振动时受到周期性驱动力作用下的振动。

4．三者比较如下

;不确定振动图像;[典例1][多选]如图是单摆做阻尼振动的振动图线，下列说法正确的是()

A．振动过程中周期变小

B．振动过程中周期不变

C．摆球A时刻的势能等于B时刻的势能

D．摆球A时刻的动能等于B时刻的动能

[解析]阻尼振动中，单摆的振幅逐渐减小，由于周期与振幅无关，故振动过程中周期不变，选项A错误，B正确；因A、B两时刻的位移相同，故摆球A时刻的势能等于B时刻的势能，选项C正确；由于振动的能量逐渐减小，故摆球A时刻的动能大于B时刻的动能，选项D错误。

[答案]BC

;[规律方法]

(1)对阻尼振动的理解

①由于阻力做功，振动系统的机械能逐渐减小，振幅逐渐变小；

②周期和频率由振动系统本身决定，阻尼振动中周期和频率不变。

(2)对受迫振动的理解

①受迫