2.6 受迫振动 共振-2021-2022学年高二物理教学一体案（人教版2019选择性必修第一册）

§2-6 受迫振动 共振 一、学习目标 1.知道什么是固有振动和阻尼振动，并能用能量的观点给予说明. 2.知道受迫振动的频率等于驱动力的频率，而跟振动物体的固有频率无关. 3.理解共振的概念，知道共振常见的应用和危害． 二、学习过程 【问题探究】如图所示的实验装置为一挂在曲轴上的弹簧振子，匀速摇动手柄，下面的弹簧振子就会振动起来．实际动手做一下，然后回答以下几个问题： (1)在不忽略空气阻力的情况下，如果手柄不动而用手拉动一下振子，从振幅角度看弹簧振子的振动属于什么振动？从有没有系统外力作用角度看弹簧振子的振动属于什么振动？ (2)用不同的转速匀速转动手柄，弹簧振子的振动有何不同？这能说明什么问题？ 【知识点1】固有振动、阻尼振动、受迫振动 1．固有振动和固有频率 (1)固有振动：振动系统在不受外力作用下的振动．(2)固有频率：固有振动的频率． 2．阻尼振动 (1)阻尼振动：振动系统受到阻力作用时，振幅逐渐减小的振动，如图所示． (2)振动系统能量衰减的两种方式： ①振动系统受到摩擦阻力作用，机械能逐渐转化为内能． ②振动系统引起邻近介质中各质点的振动，能量向四周辐射出去． 3．驱动力：作用于振动系统的周期性的外力． 4．受迫振动 (1)定义：系统在驱动力作用下的振动． (2)受迫振动的频率(周期)：物体做受迫振动达到稳定后，其振动频率总等于驱动力的频率，与系统的固有频率无关． 例题1、（多选）一单摆做阻尼振动，则在振动过程中（　　） A．振幅越来越小，周期也越来越小 B．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 D．在振动过程中，机械能不守恒 跟踪训练：如图所示是单摆做阻尼振动的振动图像，下列说法正确的是（　　） A．摆球时刻的动能等于时刻的动能 B．摆球时刻的势能等于时刻的势能 C．振动过程中摆球的动能不断减小 D．振动过程中摆球的势能不断减小 例题2、如图，一个竖直圆盘转动时，固定在圆盘上的小圆柱带动一个形支架在竖直方向振动，形支架下面系着一个弹簧和小球组成的振动系统，小球浸没在水中。当圆盘静止时，让小球在水中振动，其阻尼振动的频率约为。现使圆盘以的周期匀速运动，经过一段时间后，小球振动达到稳定，它振动的频率是多少？ 【问题探究】洗衣机在衣服脱水完毕关闭电源后，脱水桶还要转动一会才能停下来．在关闭电源后，发现洗衣机先振动得比较弱，有一阵子振动得很剧烈，然后振动慢慢减弱直至停下来． (1)开始时，洗衣机为什么振动比较弱？ (2)期间剧烈振动的原因是什么？ 【知识点2】共振 1．定义 驱动力的频率f等于系统的固有频率f0时，受迫振动的振幅最大，这种现象称为共振． 2．共振曲线(如图所示) 例题3、如图所示，在一根张紧的水平绳上挂有5个单摆，其中摆球质量最大，其余4个摆球质量相等，摆长关系为 ，现将摆垂直纸面向里拉开一微小角度后释放，经过一段时间后，其余各摆均振动起来并达到稳定时的情况是（　　） A．4个单摆的周期 B．4个单摆的频率 C．4个单摆的振幅 D．4个单摆中摆的振幅最小，且 例题4、如图所示为两个单摆做受迫振动的共振曲线，则下列说法正确的是（　　） A．两个单摆的固有周期之比 B．两个单摆的摆长之比 C．图线Ⅱ对应单摆摆长约为 D．若两条图线分别对应同一单摆在月球上和地球上的受迫振动，则图线Ⅱ是月球上的单摆的共振曲线 例题5、筛选出题干有用的信息再结合本阶段学习的物理知识解决一下问题：把一个筛子用四根弹簧支起来,筛子上安一个电动偏心轮,它每转一周,给筛子一个驱动力,这样就做成了一个共振筛,如图所示．筛子做自由振动时,完成10次全振动用时15s,在某电压下,电动偏心轮转速是36 r/min．已知增大电压可使偏心轮转速提高;增加筛子质量,可以增大筛子的固有周期． 问题1：为了筛子更好的工作我们希望它的振幅增大我们可以利用共振现象．若增大受迫振动的振幅,可采取两种方法使之发生共振请描述共振发生的条件：____________ 问题2：那要使筛子的振幅增大,下列做法正确的是_______ A．提高输入电压　B．降低输入电压 C．增加筛子质量 D．减小筛子质量 §2-6 受迫振动 共振 作业 班级： 学号： 姓名： 一、选择题 1．关于机械振动，下列说法正确的是（　　） A．简谐运动是一种匀变速直线运动 B．物体做阻尼振动时，振幅逐渐减小，周期也逐渐减小 C．物体做受迫振动达到稳定状态时，振动频率等于驱动力频率 D．只要驱动力频率超过物体固有频率，就会发生共振现象 2．下列各种振动中，不是受迫振动的是（　 　） A．敲击后的锣面的振动 B．缝纫机针的振动 C．人挑担子时，担子上下振动 D．蜻蜓、蝴蝶翅膀的振动 3．如图是单摆做阻尼振动的位