2019-2020年物理粵教版選修3-4學(xué)案：課棠互動(dòng)-第一章第六節(jié)受迫振動(dòng)共振-Word版含解析

1、2019-2020年物理粵教版選修3-4學(xué)案：課棠互動(dòng) 第一章第六節(jié)受迫振動(dòng)共振 Word版含解析三點(diǎn)剖析1.受迫振動(dòng)的特點(diǎn) 受迫振動(dòng)的周期和頻率由驅(qū)動(dòng)力決定，與振動(dòng)物體的固有周期和頻率無(wú)關(guān).受迫振動(dòng)的周期和頻率總等于驅(qū)動(dòng)力的周期和頻率. 受迫振動(dòng)的振幅與驅(qū)動(dòng)力的頻率和固有頻率之差有關(guān)，二者之差越小振幅越大，二者之差越大振幅就越小.2.難點(diǎn)是共振條件的理解 共振條件：驅(qū)動(dòng)力的頻率等于物體的固有頻率. 受迫振動(dòng)的振幅隨驅(qū)動(dòng)力頻率變化（共振曲線）如圖1-6-2所示，當(dāng)驅(qū)動(dòng)力頻率逐漸增大到固有頻率時(shí)，振幅隨驅(qū)動(dòng)力頻率的增大而增大；當(dāng)驅(qū)動(dòng)力頻率等于固有頻率時(shí)，振幅最大；當(dāng)驅(qū)動(dòng)力頻率從固有頻率逐漸增大時(shí)

2、，振幅隨驅(qū)動(dòng)力頻率的增大而減小.圖1-6-2 發(fā)生共振時(shí)物體振動(dòng)的振幅最大.如果想使作受迫振動(dòng)的物體有盡可能小的振幅，應(yīng)該使策動(dòng)力的周期或頻率與物體的固有周期或頻率盡可能相差多一些；如果想使作受迫振動(dòng)的物體有較大的振幅，應(yīng)該使策動(dòng)力的周期或頻率與物體的固有周期或頻率盡可能地接近，或者相等.3.實(shí)際生產(chǎn)、生活中的共振現(xiàn)象 在現(xiàn)實(shí)生活中，有很多共振的實(shí)例，例如很多樂(lè)器都有共鳴箱、兩只話筒放在一起時(shí)音箱會(huì)發(fā)出尖叫等等.如果想使做受迫振動(dòng)的物體有盡可能小的振幅，應(yīng)該使驅(qū)動(dòng)力的周期或頻率與物體的固有周期或頻率盡可能相差多一些.有爬梯子經(jīng)驗(yàn)的人，在爬梯子的時(shí)候總是忽快忽慢，以減小梯子的抖動(dòng)；人們?cè)诙怂畷r(shí)，

3、要盡量避免自己的步子和水的晃動(dòng)相合拍，以設(shè)法保持水面的平穩(wěn).如果想使做受迫振動(dòng)的物體有盡可能大的振幅，應(yīng)該使驅(qū)動(dòng)力的周期或頻率與物體的固有周期或頻率盡可能地接近，或者相等. 受迫振動(dòng)、共振與實(shí)際問(wèn)題聯(lián)系較緊密，主要集中在對(duì)于共振現(xiàn)象的判斷和解釋，所提供的問(wèn)題情景一般較新穎，需要把實(shí)際問(wèn)題材料轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的物理語(yǔ)言，提取解題的有用信息.各個(gè)擊破【例1】做受迫振動(dòng)的物體達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，則( )A.一定做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)B.一定按驅(qū)動(dòng)力的頻率振動(dòng)C.一定發(fā)生共振D.是否發(fā)生共振取決于驅(qū)動(dòng)力的頻率是否等于物體的固有頻率解析：因?yàn)槲矬w做受迫振動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受到周期性外力的作用，其受力特點(diǎn)不一定滿足F=-kx的關(guān)

4、系，所以A錯(cuò)誤.由于物體做受迫振動(dòng)，達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)其振動(dòng)的頻率等于驅(qū)動(dòng)力的頻率，與固有頻率無(wú)關(guān)，故B正確.對(duì)于處于穩(wěn)定狀態(tài)下的受迫振動(dòng)物體是否發(fā)生共振，完全取決于驅(qū)動(dòng)力的頻率與固有頻率的關(guān)系，當(dāng)兩者相等時(shí)，即發(fā)生共振，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤，而選項(xiàng)D正確.答案：BD【例2】如圖1-6-3所示為一單擺的共振曲線，該單擺的擺長(zhǎng)約為多少？共振時(shí)單擺的振幅為多大？共振時(shí)擺球的最大速度和最大加速度各為多少？(g取10 m/s2)圖1-6-3解析：從共振曲線可知，單擺的固有頻率f=0.5 Hz,因?yàn)閒=,所以l=,代入數(shù)據(jù)解得l=1 m.從共振曲線可知：?jiǎn)螖[發(fā)生共振時(shí)，振幅Am=8 cm.設(shè)單擺的最大偏角為，擺球所

5、能達(dá)到的最大高度為h，由機(jī)械能守恒定律得mv2m=mgh又h=l(1-cos)當(dāng)很小時(shí)1-cos=2sin2解得vm=0.25 m/s擺球在最大位移處加速度最大，有mgsin=mamam=gsin=g代入數(shù)據(jù)解得am=0.8 m/s2.【例3】把一個(gè)篩子用四根相同的彈簧支起來(lái)，篩子上裝一個(gè)電動(dòng)偏心輪，它轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，給篩子以周期性的驅(qū)動(dòng)力，這就做成了一個(gè)共振篩.篩子做自由振動(dòng)時(shí)，完成20次全振動(dòng)用時(shí)10 s，在某電壓下，電動(dòng)偏心輪的轉(zhuǎn)速是90 r/min,已知增大電動(dòng)偏心輪的驅(qū)動(dòng)電壓，可使其轉(zhuǎn)速提高；增加篩子的質(zhì)量，可以增大篩子的固有周期，要使篩子的振幅增大，下列辦法可行的是( )A.降低偏心輪的驅(qū)動(dòng)電壓 B.提高偏心輪的驅(qū)動(dòng)電壓C.增加篩子的質(zhì)量 D.減小篩子的質(zhì)量解析：把握住產(chǎn)生共振的條件是f驅(qū)=f固.共振篩的固有頻率f固=2.0 Hz，驅(qū)動(dòng)力的頻率為電動(dòng)偏心輪的頻率f驅(qū)=Hz=1.5 Hz.要使振幅增大，必須使f固與f驅(qū)接近，有兩種方法：使f固減小，即增大固有周期，應(yīng)增加篩子的質(zhì)量.使f驅(qū)增大，即提高轉(zhuǎn)速，應(yīng)提高驅(qū)動(dòng)電壓.答案：BC類題演練支持列車車廂的彈簧固有頻率為2 Hz，若列車行駛在每根長(zhǎng)為12.5 m的鐵軌連成的鐵道上，則當(dāng)列車運(yùn)行速度多大時(shí)，車廂振動(dòng)的劇烈程度最大？解析：列車運(yùn)動(dòng)時(shí)，車輪每通過(guò)相鄰的兩根鐵軌的連接處時(shí)，就會(huì)受到一次撞擊，所以車廂和彈簧構(gòu)成的