第二章 第5节 生活中的振动(Word教参)-【优化指导】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第一册（鲁科版2019）

第5节　生活中的振动 核心 素养 物理观念 科学思维 科学探究 科学态度与责任 能认识简谐运动的特征，能用公式和图像描述简谐运动，知道单摆周期与摆长、重力加速度的定量关系，能了解受迫振动、共振的内涵；能说明与简谐运动、受迫振动及共振有关的生产生活中的一些应用实例，能解释一些机械振动现象，具有与机械振动相关的运动观念、相互作用观念和能量观念。 会分析简谐运动、阻尼振动、受迫振动的特点，能比较它们的异同，能用与机械振动相关的证据解释生产生活中机械振动现象，能从相互作用和能量等不同角度认识机械振动，能质疑他人的观点。 通过做受迫振动的实验，了解受迫振动的特点及共振的条件。 能分析受迫振动、阻尼振动在生产、生活中的利弊，知道共振的应用与防止；能关注我国古代在机械振动方面的一些技术应用。 [对应学生用书P46] 知识点一 阻尼振动 1.定义：物理学中，振幅不断减小的振动。 2．特点：振动物体需不断克服阻力做功，系统的机械能不断减小，导致振幅不断减小❶，直至停止运动。 1．阻尼振动的频率不断减小。(　　×　　) 2．阻尼振动的振幅不断减小。(　　√　　) 知识点二 受迫振动与共振　共振的应用与防止 1.驱动力：周期性的外力。 2．受迫振动：在周期性外力作用下产生的振动。 3．受迫振动的周期(或频率)：物体做受迫振动时，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。 4．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❷的现象。 5．共振的应用与防止 (1)应用❸：路面共振破碎机、音叉共鸣箱等。 (2)防止❹：轮船航行时改变航向和速率，使海浪冲击力的频率与轮船的固有频率相差很大；集体列队经过桥梁要便步走。 1．受迫振动的频率等于振动系统的固有频率。(　　×　　) 2．驱动力频率越大，该受迫振动的振幅就越大。(　　×　　) 3．生活中，应尽量使驱动力的频率接近振动系统的固有频率。(　　×　　) 批注❶：如图所示，阻尼振动的振幅逐渐减小，最后停止，但频率不发生变化。 批注❷：共振曲线如图所示。 驱动力的频率f越接近振动系统的固有频率f0，受迫振动的振幅越大；反之，振幅越小。 批注❸：在应用共振时，应使驱动力频率等于或接近振动系统的固有频率，这样可使振动更剧烈。 批注❹：在防止共振时，驱动力频率与系统的固有频率相差越大越好。 [对应学生用书P47] 探究点一　简谐运动、阻尼振动与受迫振动的对比　(科学思维之提升) ►情境探究 (1)如图甲所示，生活中会见到一阵风吹过树枝，使树枝左右摇摆，过一会儿树枝就会停下来。该过程中树枝的运动是阻尼振动吗？ 提示：是。 (2)如图乙所示，荡秋千的小朋友在另一小朋友的不断推动下不停地摆动。该过程中，秋千的运动是受迫振动吗？ 提示：是。 ►探究归纳 简谐运动 阻尼振动 受迫振动 产生条件 不受阻力作用 受阻力作用 受阻力和驱动力作用 频率 固有频率 频率不变 驱动力频率 振幅 不变 减小 大小变化不确定 振动图像 形状不确定 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 扬声器纸盆振动发声、钟摆的摆动 ►对点例练 (多选)下列说法中正确的是(　　) A．实际的自由振动必然是阻尼振动 B．在外力作用下的振动是受迫振动 C．阻尼振动的振幅越来越小 D．受迫振动稳定后的频率与自身物理条件无关 ACD　解析：实际的自由振动，仍须不断克服外界阻力做功而消耗能量，振幅会逐渐减小，必然是阻尼振动，A、C正确；只有在周期性外力(驱动力)的作用下，物体所做的振动才是受迫振动，B错误；受迫振动稳定后的频率等于驱动力频率，与自身物理条件无关，D正确。 [练1] (2021·辽宁实验中学东戴河分校高二月考)如图所示是某单摆做阻尼振动时的振动图线，则下列说法正确的是(　　) A．振动过程中，周期逐渐变小 B．小球在P时刻的机械能大于N时刻的机械能 C．小球在P时刻的动能等于N时刻的动能 D．小球在P时刻和N时刻，受到绳子拉力的大小相等 B　解析：阻尼振动的振幅减小，周期不变，A错误；由于阻力影响，单摆要克服阻力做功，所以在运动过程中机械能一直逐渐减小，故小球在P时刻的机械能大于在N时刻的机械能，而小球两点的重力势能相等，则小球在P时刻的动能大于在N时刻的动能，B正确，C错误；因为P、N两时刻位置关于平衡位置对称，但是速度不等，则两时刻小球受到绳子的拉力大小不相等，D错误。 阻尼振动的能量和周期 (1)阻尼振动的振幅不断减小，能量不断减少，但阻尼振动的频率不变，其频率为固有频率，由系统本身决定。 (2)自由振动是一种理想情况，也叫简谐运动。实际中的振