浙江專版高中物理第十一章機(jī)械振動第5節(jié)外力作用下的振動學(xué)案新人教版

1、浙江專版高中物理第十一章機(jī)械振動第5節(jié)外力作用下的振動學(xué)案新人教版選修34外力作用下的振動突破教材新知由星曲到圣世 田活學(xué)乳活用新知個個擊黃13知識點(diǎn)一阻尼振動探新知基礎(chǔ)練1.固有振動和固有頻率(1)固有振動：不受外力作用的振動。(2)固有頻率：固有振動的頻率。2.阻尼振動(1)阻尼：當(dāng)振動系統(tǒng)受到阻力作用時,振動受到了阻尼。(2)阻尼振動：振幅逐漸減小的振動,如圖所示。辨是非(對的劃“，”，錯的劃“X”)1 .阻尼振動的振幅是逐漸減小的。(V)2 .做阻尼振動的物體機(jī)械能可能不變。(X)3 .做阻尼振動的物體頻率是不變的。(V)釋疑難對點(diǎn)練1 .阻尼振動的特點(diǎn)阻尼振動中振幅逐漸減小，其機(jī)械能

2、逐漸減小，但振動的頻率不會變化，此頻率稱為固有頻率，由振動系統(tǒng)決定。2 .阻尼振動與簡諧運(yùn)動的比較阻尼振動簡諧運(yùn)動產(chǎn)生原因受到阻力作用不受阻力作用振幅如果沒有能量補(bǔ)充，物體的振幅會越來越小振幅不及振動能量有損失保持不變振動圖象實(shí)例汽車上的減振器的振動彈簧振干弼生光滑面上的振動試身手1.（多選）一單擺做阻尼振動，則在振動過程中（）A.振幅越來越小，周期也越來越小B.振幅越來越小，周期不變C.在振動過程中，通過某一位置時，機(jī)械能始終不變D.振動過程中，機(jī)械能不守恒，周期不變解析：選BD因單擺做阻尼振動，根據(jù)阻尼振動的定義可知，其振幅越來越小。而單擺振動過程中的周期是其固有周期，是由本身?xiàng)l件決定的，

3、是不變的，故A項(xiàng)錯誤，B項(xiàng)正確；又因單擺做阻尼振動的過程中，振幅逐漸減小，振動的能量也在減小，即機(jī)械能在減少，所以C項(xiàng)錯誤，D項(xiàng)正確。知識點(diǎn):探新知基礎(chǔ)練1 .自由振動在沒有任何阻力的情況下,給振動系統(tǒng)一定能量，使它開始振動，這樣的振動叫自由振動。自由振動的周期是系統(tǒng)的固有周期。如果把彈簧振子拉離平衡位置后松手，彈簧振子的振動就是自由振動。2 .驅(qū)動力如果存在阻尼作用，振動系統(tǒng)最終會停止振動。為了使系統(tǒng)持續(xù)振動下去，對振動系統(tǒng)施加周期性的外力，外力對系統(tǒng)做功，補(bǔ)償系統(tǒng)的能量損耗,這種周期性的外力叫做驅(qū)動力。3 .受迫振動（1）定義：系統(tǒng)在驅(qū)動力作用下的振動，叫做受迫振動。（2）受迫振動的頻率（

4、周期）：做受迫振動的物體，其振動頻率總等于驅(qū)動力的頻率,與系統(tǒng)的固有頻率無關(guān)。辨是非（對的劃“，”，錯的劃“X”）1 .做受迫振動的物體的振動頻率等于驅(qū)動力的頻率。（V）2 .物體做受迫振動時，其振動頻率與固有頻率無關(guān)。（V）3 .做受迫振動的系統(tǒng)的機(jī)械能守恒。（x）釋疑難對點(diǎn)練受迫振動的特點(diǎn)（1）做受迫振動的物體，其振動頻率由驅(qū)動力頻率決定，即其振動頻率總等于驅(qū)動力的頻率，驅(qū)動力頻率改變，物體做受迫振動的頻率就改變，與系統(tǒng)的固有頻率無關(guān)。（2）物體的固有頻率對其所做的受迫振動也有影響，表現(xiàn)在其振幅的大小上，驅(qū)動力頻率越接近物體的固有頻率，其振幅越大。試身手2,下列振動中屬于受迫振動的是（）A

5、.用重錘敲擊一下懸吊著的鐘后，鐘的振動8 .打點(diǎn)計(jì)時器接通電源后，振針的振動C.小孩睡在自由擺動的吊床上，小孩隨著吊床一起擺動D.彈簧振子在豎直方向上沿上下方向振動解析：選B受迫振動是振動物體在系統(tǒng)驅(qū)動力作用下的運(yùn)動，故只有B對。知識點(diǎn)二共振的條件探新知基礎(chǔ)練9 .共振的條件驅(qū)動力的頻率等于系統(tǒng)的固有頻率。10 特征在受迫振動中，共振時受迫振動的振幅最大。11 共振曲線（如圖所示）力受埴振動的振幅（固有順率）/辨是非（對的劃，錯的劃“x”）1 .發(fā)生共振時，驅(qū)動力可能對系統(tǒng)做正功，也可能對系統(tǒng)做負(fù)功。（X）2 .發(fā)生共振時，受迫振動的振幅最大。（V）3 .驅(qū)動力的頻率等于系統(tǒng)的固有頻率時發(fā)生共

6、振。（V）釋疑難對點(diǎn)練1 .對共振條件的理解（1）從受力角度看：當(dāng)振動物體所受驅(qū)動力的方向跟它的運(yùn)動方向相同時，驅(qū)動力對它起加速作用，使它的振幅增大，驅(qū)動力的頻率跟物體的固有頻率越接近，使物體振幅增大的力的作用次數(shù)就越多，當(dāng)驅(qū)動力的頻率等于物體的固有頻率時，它的每一次作用都使物體的振幅增加，從而振幅達(dá)到最大。（2）從功能關(guān)系看：當(dāng)驅(qū)動力的頻率越接近物體的固有頻率時，驅(qū)動力與物體運(yùn)動一致的次數(shù)越多，驅(qū)動力對物體做正功越多，振幅就越大。當(dāng)驅(qū)動力的頻率等于物體的固有頻率時，驅(qū)動力始終對物體做正功，使振動能量不斷增加，振幅不斷增大，直到增加的能量等于克服阻尼作用損耗的能量，振幅才不再增加。2.自由振動

7、、受迫振動和共振的比較自由振動受迫振動共振受力情況僅受回復(fù)力受周期性驅(qū)動力作用受周期性驅(qū)動力作用振動周期或頻率由系統(tǒng)本身性質(zhì)決定，即固有周期或固有頻率由驅(qū)動力的周期或頻率決定，即T=T驅(qū)或f=f驅(qū)T驅(qū)=丁固或f驅(qū)=固振動能量振動物體的機(jī)械能/、變由產(chǎn)生驅(qū)動力的物體提供振動物體獲得的能量最大常見例子彈簧振子或單擺（efo時，該振動系統(tǒng)的振幅隨f減小而增大C.該振動系統(tǒng)的振動穩(wěn)定后，振動的頻率等于foD.該振動系統(tǒng)的振動穩(wěn)定后，振動的頻率等于f解析：選BD由共振條件及共振曲線可知：驅(qū)動力頻率f驅(qū)越接近振動系統(tǒng)的固有頻率fo,振動系統(tǒng)振幅越大，故可知：當(dāng)fvfo時，振幅隨f的增大而增大，A錯誤；當(dāng)f

8、fo時，振幅隨f的減小而增大，B正確；系統(tǒng)振動穩(wěn)定時，振動頻率等于驅(qū)動力頻率f,與固有頻率fo無關(guān)，D正確，C錯誤。8.鋪設(shè)鐵軌時，每兩根鋼軌接縫處都必須留有一定的間隙，勻速運(yùn)行的列車經(jīng)過軌端接縫處時，車輪就會受到一次沖擊。由于每一根鋼軌長度相等，所以這個沖擊力是周期性的，列車受到周期性的沖擊做受迫振動。每根鋼軌長為12.6m,列車固有振動周期為o.315s。下列說法正確的是（）A.列車的危險(xiǎn)速率為4om/s8 .列車過橋需要減速，是為了防止橋梁發(fā)生共振現(xiàn)象C.列車運(yùn)行的振動頻率和列車的固有頻率總是相等的D.增加鋼軌的長度有利于列車高速運(yùn)行解析：選ABD對于受迫振動，當(dāng)驅(qū)動力的頻率與固有頻率相

9、等時將發(fā)生共振現(xiàn)象，所以列車的危險(xiǎn)速率v=T=40m/s,A正確；為了防止共振現(xiàn)象發(fā)生，列車過橋時需要減速，B正確；為了防止列車發(fā)生共振現(xiàn)象，其運(yùn)行的振動頻率與其固有頻率不能相等，C錯誤，由丫=口，L增大時，T不變，v變大，D正確。9 .下列關(guān)于共振和防止共振的說法，正確的是（）A.共振現(xiàn)象總是有害的，所以要避免共振現(xiàn)象發(fā)生10 隊(duì)伍過橋要慢行是為了不產(chǎn)生周期性的驅(qū)動力，從而避免產(chǎn)生共振C.火車過橋慢行是為了使驅(qū)動力的頻率遠(yuǎn)小于橋的固有頻率，從而避免產(chǎn)生共振D.利用共振時，應(yīng)使驅(qū)動力的頻率接近或等于振動物體的固有頻率；防止共振危害時，應(yīng)使驅(qū)動力的頻率遠(yuǎn)離振動物體的固有頻率解析：選CD共振現(xiàn)象不

10、一定總是有害的，有的時候我們要利用共振現(xiàn)象，如共振篩，共振轉(zhuǎn)速計(jì)等，故A錯誤；隊(duì)伍過橋慢行也會產(chǎn)生周期性的驅(qū)動力，即會產(chǎn)生共振，故B錯誤；火車過橋要慢行，目的是使驅(qū)動力頻率遠(yuǎn)小于橋梁的固有頻率，以免發(fā)生共振損壞橋，C正確；受迫振動的頻率等于驅(qū)動力的頻率，所以利用共振時，應(yīng)使驅(qū)動力的頻率接近或等于振動物體的固有頻率，防止共振危害時，應(yīng)盡量使驅(qū)動力頻率遠(yuǎn)離振動物體的固有頻率，故D正確。10.某簡諧振子，自由振動時的振動圖象如圖甲中的曲線I所示，而在某驅(qū)動力作用下做受迫振動時，穩(wěn)定后的振動圖象如圖甲中的曲線n所示，那么，此受迫振動對應(yīng)的狀態(tài)可能是圖乙中的（）A.a點(diǎn)B.b點(diǎn)C.c點(diǎn)D.一定不是c點(diǎn)解析：選AD振子的固有周期與驅(qū)動力周期的關(guān)系是T驅(qū)VT固，所以受迫振動的狀態(tài)一定不是題圖乙中的b點(diǎn)和c點(diǎn)，可能是a點(diǎn)，故選ADo三、非選擇題11.如圖所示為用頻閃照相的方法拍到的一個水平放置的彈簧振子振動情況。甲圖是振子靜止在平衡位置的照片，乙圖是振子被拉伸到左側(cè)距平衡位置20mm處，放手后向右運(yùn),1,動了周期內(nèi)的頻閃照片。已知頻閃的頻率為10Hz。求：krt(1)相鄰兩次閃光的時間間隔t0、彈簧振子振