2.5 阻尼振动 受迫振动（学案）-【新课程学案】新教材2022-2023学年高中物理选择性必修第一册（教科版2019）

XINKECHENG XUEAN第二章机械振动 4.(1)在做“用单摆测量重力加速度”的实验时， 86 4T21s2 用摆长L和周期T计算重力加速度的公式是： 87 1.0 8= 。若已知摆球直径为2.00cm, 88 89 3.0 让刻度尺的零刻度线对准摆线的悬点，摆线竖 90 直下垂，如图甲所示，则单摆摆长是 m。 2.0 91 0.60.70.80.91.01/m 甲 乙 若测定了40次全振动的时间为75.2s,计算可 ①单摆做简谐运动应满足的条件是 得单摆周期是 (2)为了提高测量精度，需多次改变1值，并测： ②根据图中给出的数据点作出T2和1的关系 得相应的T值。现将测得的六组数据标示在 以1为横坐标，以T为纵坐标的坐标系上（如 图线，根据图线可求出g≈ m/s2 图乙所示)，即图中用“·”表示的点，则： (结果保留两位有效数字)。 第5节 阻尼振动 受迫振动 物理观念 (1)知道阻尼振动、驱动力、受迫振动的概念。 (2)知道共振以及发生共振的条件。 科学思维 能举出受迫振动的实例，知道受迫振动的频率由驱动力的频率决定。 核心 科学探究 阻尼振动能量的转化、受迫振动的特点。 素养 了解共振在生产、生活中的应用和危害，体会物理技术应用对人类生活与社会发 科学态度与责任 导学 展的影响。 落实必备知识 预读教材·真一真老帽陆会 情境创设·一想 一、阻尼振动 :1.在研究单摆振动特点的物理 课上，老师特意用大一些的 1.阻尼振动：由于阻力作用，振动逐渐减弱，即振 木球做了两个同样的单摆， 幅逐渐 ,振动能量逐步转变为其他 能量。 老师和某位同学同时进行如 2.自由振动：系统不受外力作用，只在自身 下实验：两人都把木球拉离竖直方向同样的 作用下的振动。 角度，并且都刚好贴近自己的鼻尖，然后同时 3.无阻尼振动：理想情况下（即不受任何阻力，没 释放木球，让同学们观察木球的运动情况，这 有任何能量损耗)振幅保持不变的振动。 位同学由于担心木球摆回来会碰到自己的鼻 4.固有频率：自由振动的频率，由系统 子而自然躲开了；老师保持不动却有惊无险， 决定。 木球摆回来时根本接触不到鼻尖…之后木 铺了55 高中同步导学物理选择性必修第一册XINKECHENG XUEAN 二、受迫振动共振 球的振幅越来越小。请解释其原因，木球做 什么运动？ 1.受迫振动 (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。 2.用扁担挑水时，有时桶里的水会荡 (3)受迫振动的频率：等于 的频率，与物 得厉害，并从桶中溅出来，这是为 体的固有频率 什么？ 2.共振现象及其应用 (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 3.如图，铁架横梁上挂着几个摆 由图可以看出，驱动力的频 1 长不同的摆。其中，A与DG 率与固有频率相差越小，受 的摆长相同，D的摆球质量大 迫振动的振幅 于其他摆球。使D摆偏离平 当驱动力的频率与固有频率相等时，受迫振 衡位置后释放，D摆在振动中 通过横梁对其他几个摆施加 演示共振现 动的振幅 周期性的驱动力。在振动稳定后比较各球的振 (3)共振的应用与防止 幅，会看到哪几个球的振幅较大？为什么？ ①应用：共振转速计。 ②防止：如桥梁、飞机、汽车、轮船等都必须考 虑共振产生的危害。 [四妇学对为容2强化关键能力 新知学习（一）|简谐振动与阻尼振动的比较：2.阻尼振动考虑阻力的影响，是更贴合实际的 「任务驱动 一种运动。 如图所示，荡秋千的小朋友，无 3.简谐运动和阻尼振动的比较 论开始时她荡得多高，她都会慢慢地 振动类型 停下来，为什么？有什么方法能让她 简谐运动 阻尼振动 持续荡下去吗？ 比较项目 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 [重点释解 1.简谐运动是一种理想化的模型，物体运动过 弹簧振子振动，单 敲锣打鼓发出的 实例 程中的一切阻力都不考虑。 摆做小角度摆动 声音越来越弱 |56 XINKECHENG XUEAN第二章机械振动 [典例体验] 新知学习（二）受迫振动与共振 [典例门（多选）如图所示 [任务驱动] 如图所示是家庭用波轮式、滚筒式两款洗衣机的 是单摆做阻尼振动的振动图 脱水桶展示图，洗衣机在把衣服脱水完毕关掉电源后， 线，下列说法正确的是() 电动机还要转动一会儿才能停下来，在关掉电源后，发 现洗衣机机身会经历如下过程：先是振动幅度越来越 A.摆球在A时刻的动能等于B时刻的动能 大，然后一小会儿振动得很剧烈，再经历机身的振动幅 B.摆球在A时刻的势能等于B时刻的势能： 度慢慢减小直至停下来。请解释其原因是什么？ C.摆球在A时刻的机械能等于B时刻的 机械能