2.5 生活中的振动（word教参）-【优化探究】2021-2022学年新教材高中物理选择性必修第一册（鲁科版）

第5节　生活中的振动 学习目标 素养提炼 1.知道阻尼振动和阻尼振动能量的转化情况。 2．知道什么是受迫振动，掌握物体做受迫振动的特点。 3．知道共振现象，掌握产生共振的条件，知道常见的共振的应用和危害。 物理观念：阻尼振动、受迫振动、共振 科学探究：研究受迫振动的频率 科学思维：阻尼振动能量的转化、受迫振动的特点 科学态度与责任：共振的应用和危害 授课提示：对应学生用书第39页 一、阻尼振动 1．阻尼振动：振幅不断减小的振动，振动图像如图所示。 2．应用 (1)增大阻力：物体能尽快停止振动。 (2)减小阻力：物体在一段时间内的运动接近简谐运动。 [判断正误] (1)阻尼振动是减幅振动。(√) (2)实际的振动系统不可避免地要受到阻尼作用。(√) (3)阻尼振动的振幅逐渐减小，所以周期也逐渐减小。(×) 二、受迫振动与共振 1．持续振动的条件 阻尼振动最终要停下来，为了获得稳定的振动，需要给振动物体施加一个周期性的外力。 2．驱动力：作用于振动系统的周期性的外力。 3．受迫振动：在周期性外力作用下产生的振动。 4．受迫振动的频率 大量实验都证实：物体做受迫振动稳定后的周期(或频率)总等于驱动力的周期(或频率)，与物体的固有周期(或固有频率)无关。 5．共振：当驱动力的周期(或频率)与物体的固有周期(或固有频率)相等时，受迫振动的振幅达到最大，这种现象称为共振。 6．共振曲线：如图所示。 [判断正误] (1)有阻力的振动叫作受迫振动。(×) (2)用重锤敲击一下悬吊着的钟后，钟的摆动是受迫振动。(×) (3)打点计时器接通电源后，振针的振动是受迫振动。(√) (4)物体在周期性外力作用下振动，它的振动频率总等于物体的固有频率。(×) 三、共振的应用与防止 1．共振的应用：共振破碎机、音叉共鸣箱。 2．共振的防止：轮船航行时要避免海浪的冲击力的频率与轮船的固有频率相等；集体列队通过桥梁时要便步走；与人体接触的外界振动源的频率要避免和人体各个部位的固有频率相等。 [思考] 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。 授课提示：对应学生用书第40页 要点一　比较简谐运动与阻尼振动 　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)如果手柄不动而用手拉动一下振子，会看到什么现象？这种振动属于什么振动？ (2)阻尼振动的振幅在减小的过程中，频率是否随着减小？ 提示：(1)振子的振幅逐渐减小，属于阻尼振动。 (2)阻尼振动的振动频率保持不变。 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，是更实际的一种运动。 3．二者对比列表如下 振动类型 比较项目 简谐运动 阻尼振动 产生条件 不受阻力作用 受阻力作用 频率 固有频率 频率不变 振幅 不变 减小 振动图像 实例 弹簧振子振动，单摆做小角度摆动 敲锣打鼓发出的声音越来越弱 　(多选)如图所示是单摆做阻尼振动的振动图线，下列说法正确的是(　　) A．摆球在A时刻的动能等于B时刻的动能 B．摆球在A时刻的势能等于B时刻的势能 C．摆球在A时刻的机械能等于B时刻的机械能 D．摆球在A时刻的机械能大于B时刻的机械能 [解析]　该题考查阻尼振动的图像以及能量的转化关系。在单摆振动过程中，因不断克服空气阻力做功使机械能逐渐转化为内能，C项错误，D项正确。虽然单摆总的机械能在逐渐减小，但在振动过程中动能和势能仍在不断地相互转化；由于A、B两时刻，单摆的位移相等，所以势能相等，但动能不相等，A项错误，B项正确。 [答案]　BD 阻尼振动的三个特点 (1)振幅逐渐减小，最后停止振动。 (2)系统的机械能逐渐减少，最后耗尽。 (3)周期、频率不随振幅的变化而变化。 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 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。 答案：BD 2．(多选)下列说法中正确的是(　　) A