第二章 6 受迫振动 共振-2022-2023学年高二新教材物理选择性必修第一册【步步高】学习笔记（人教版）

第二章 SHOUPOZHENDONG　GONGZHEN 6 受迫振动　共振 梳理教材 夯实基础 / 探究重点 提升素养 / 课时对点练 1.知道什么是固有振动和阻尼振动，能用能量的观点进行分析. 2.知道受迫振动及其产生的条件，会分析受迫振动的特点. 3.理解共振现象，掌握共振产生的条件，知道常见共振的应用和 危害. 学习目标 内容索引 梳理教材　夯实基础 Part 1 探究重点　提升素养 Part 2 课时 对点练 Part 3 梳理教材　夯实基础 Part　1 1.固有振动和固有频率 (1)固有振动：振动系统在_____________的情况下的振动. (2)固有频率：_____振动的频率. 2.阻尼振动 (1)阻尼振动：振动系统受到_____作用时，_____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____阻力作用，机械能逐渐转化为____. ②振动系统引起邻近介质中各____的振动，能量向四周 辐射出去，从而自身的机械能_____. 一、振动中的能量损失 没有外力干预 固有 阻力 振幅 摩擦 内能 质点 减少 1.驱动力 作用于振动系统的_______的外力. 2.受迫振动 (1)定义：系统在_______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_______的频率，与物体的固有频率_____. 二、受迫振动 周期性 驱动力 驱动力 无关 1.定义 驱动力的频率f_____物体的固有频率f0时，物体做受迫振动的振幅达到_______，这种现象称为共振. 2.共振曲线(如图所示) 三、共振现象及其应用 等于 最大值 1.判断下列说法的正误. (1)受迫振动的频率与振动系统的固有频率无关.(　　) (2)驱动力频率越大，振幅越大.(　　) (3)做受迫振动的物体一定会发生共振.(　　) (4)阻尼振动的频率随振幅的减小而不断减小.(　　) × √ × 即学即用 × 2.A、B两个弹簧振子，A的固有频率为f，B的固有频率为4f，若它们均在频率为f的驱动力作用下做受迫振动，则____的振幅较大，A的振动频率是___，B的振动频率是___. A f f 3.想一想：在国庆大阅兵中，当徒步方队经过天安门前行礼时，那整齐的步伐，磅礴的气势，震撼人心，而部队在日常行军中经过桥梁时一般采用便步，而不是齐步或正步的方式，这是为什么？ 返回 答案　当部队士兵走齐步或正步时，步伐的频率与桥梁的固有频率十分接近，容易引发桥梁的共振，甚至导致桥梁垮塌. 探究重点　提升素养 Part　2 一、简谐运动、阻尼振动和受迫振动 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)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？ 答案　阻尼振动 导学探究 (2)从没有系统外力作用角度看弹簧振子的振动属于什么振动？ 答案　固有振动 导学探究 (3)用不同的转速匀速转动手柄，弹簧振子的振动快慢有何不同？这能说明什么问题？ 答案　转速大时弹簧振子振动得快，说明弹簧振子振动的周期和频率由手柄转速决定. 导学探究 三种振动的比较 知识深化 　类型 项目 固有振动 阻尼振动 受迫振动 概述 振动图像(x－t图像)是一条正弦曲线 振幅逐渐减小的振动 振动系统在驱动力作用下的振动 产生 条件 不受阻力作用 受阻力作用 受阻力和驱动力作用 知识深化 频率 固有频率 固有频率 驱动力频率 振幅 不变 减小 大小不确定 振动 图像     形状不确定 知识深化 振动 能量 振动物体的机械能不变 机械能逐渐减小 驱动力对振动系统做功，补偿系统的能量损耗 常见 例子 弹簧振子或单摆 敲锣打鼓时发出的声音越来越弱 机器运转时底座发生的振动 　(多选)如图是摆球做阻尼振动的振动图像，下列说法正确的是 A.振动过程中周期变小 B.振动过程中周期不变 C.摆球A时刻的势能等于B时刻的势能 D.摆球A时刻的动能等于B时刻的动能 例1 √ √ 阻尼振动中，摆球的振幅逐渐减小，由于 周期与振幅无关，故振动过程中周期不变， 选项A错误，B正确； 因A、B两时刻的位移相同，故摆球A时刻的势能等于B时刻的势能，选项C正确； 由于振动的能量逐渐减小，故摆球A时刻的动能大于B时刻的动能，选项D错误. 　如图所示，曲轴上悬挂一弹簧振子，转动摇把，曲轴可以带动弹簧振子上下振动. (1)开始时不转动摇把，而用手往下拉振子，然后放手让振子上下振动，测得振子在10 s内完成20次全振动，不考虑阻力，振子做什么振动？其固有周期和固有频率各是多少？若