2.6受迫振动 共振-【堂堂清】2023-2024学年高二物理同步易混易错（人教版2019选择性必修第一册）

第二章 机械振动 第五节 受迫振动 共振 [核心素养·明目标] 核心素养 学习目标 物理观念 知道阻尼振动、驱动力、受迫振动、共振等物理概念。 科学思维 1.通过实例知道受迫振动的频率由驱动力的频率决定。 2.通过实例知道共振的条件，认识共振曲线。 科学探究 经历共振条件探究的过程，进一步理解共振现象。 科学态度与责任 通过实例分析体会振动与生活、生产的关系，培养学以致用的意识。 知识点一　　振动中的能量损失 1.固有振动 如果振动系统在没有外力干预的情况下做简谐运动，周期或频率仅由系统自身的性质决定，这种振动叫作固有振动，其振动频率称为固有频率。 2.阻尼振动 (1)阻尼振动 振幅随时间逐渐减小的振动。阻尼振动的图像如图所示，振幅越来越小，最后停止振动。 (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，能量向外辐射出去。 知识点二　　受迫振动　共振 1.受迫振动 (1)驱动力：作用于振动系统的周期性的外力。 (2)受迫振动：振动系统在驱动力作用下的振动。 (3)受迫振动的频率：物体做受迫振动达到稳定后，物体振动频率等于驱动力的频率，与物体的固有频率无关。 2.共振 (1)定义：当驱动力的频率等于固有频率时，物体做受迫振动的振幅达到最大值的现象。 (2)条件：驱动力频率等于物体的固有频率。 (3)特征：共振时受迫振动的振幅最大。 (4)共振曲线：如图所示。表示受迫振动的振幅A与驱动力频率f的关系图像，图中f0为振动物体的固有频率。 知识点三　　简谐运动、受迫振动和共振的比较 　振动 项目　　 简谐运动 受迫振动 共振 受力情况 受回复力 受驱动力作用 受驱动力作用 振动周期或频率 由系统本身性质决定，即固有周期T0或固有频率f0 由驱动力的周期或频率决定，即T＝T驱或f＝f驱 T驱＝T0或f驱＝f0 振动能量 振动系统的机械能不变 由产生驱动力的物体提供 振动物体获得的能量最大 常见例子 弹簧振子或单摆(θ≤5°) 机械工作时底座发生的振动 共振筛、声音的共鸣等 知识点四　共振的应用与防止 1.共振的应用：生产生活中，共振现象很常见，调节驱动力的频率或物体的固有频率，使两者相等或者接近，能提高效率，达到理想的效果。 2.共振的防止：有些情况下共振会造成严重后果，为防止这一现象应尽量使驱动力的频率与物体的固有频率远离。 易错易混点1.阻尼振动的理解 易错易混点辨析： 1.同一简谐运动能量的大小由振幅大小确定，阻尼振动振幅减小的快慢跟所受阻力的大小有关，阻力越大，振幅减小得越快。 2.物体做阻尼振动时，振动的频率仍由自身结构特点所决定，并不会随振幅的减小而变化。例如用力敲锣，由于锣受到空气的阻尼作用，振幅越来越小，锣声减弱，但音调不变。 例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.通过某一位置时，机械能始终不变 D.机械能不守恒，周期不变 解析：选BD。根据阻尼振动的定义可知，单摆振幅越来越小，而振动过程中的周期是其固有周期，是由单摆本身性质决定的，是不变的，故A错误，B正确；阻尼振动过程中，振幅逐渐减小，振动的能量也在逐渐减少，即机械能在逐渐减少，所以C错误，D正确。 例2.(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.通过某一位置时，机械能始终不变 D.机械能不守恒，周期不变 解析：选BD。因为单摆做阻尼振动，所以振幅越来越小，机械能越来越小，振动周期不变，故A、C错误，B、D正确。 例3.(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 解析：选BC。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。 易错易混点2.对受迫振动和共振的理解 易错易混点辨析： (1)受迫振动的周期和频率由驱动力的周期和频率决定，与振动物体自身的固有周期和固有频率无关。 (2)受迫振动的振幅大小与驱动力的周期和频率有关： ①驱动力的频率与振动物体的固有频率越接近，受迫振动的振幅就越大，当两者相等时，振动物体受迫振动的振幅最大；②两者相差越大，受迫振动的振幅就越小。 (3)当驱动力的周期(或频率)与物体的固有周期(或频率)相等时，受