第2章 5 阻尼振动 受迫振动（Word教参）-【精讲精练】2024-2025学年高中物理选择性必修第一册（教科版2019）

 

5　阻尼振动　受迫振动

[学业要求与核心素养]

 

一、阻尼振动

1．阻尼振动：振动逐渐减弱，即振幅逐渐__变小__，振动能量逐步转变为其他能量，这种振动叫作阻尼振动。

2．自由振动：系统不受外力作用，只在__自身__回复力作用下的振动，称为自由振动。

3．无阻尼振动：理想情况下(即不受任何阻力，没有任何能量损耗)振幅保持__不变__的振动，叫作无阻尼振动。

4．固有频率：自由振动的频率，叫作系统的固有频率。固有频率由系统本身的特征决定。

二、受迫振动

阅读教材，并回答：

本节教材《观察与思考》图2­5­4实验现象说明了什么？

答　见教材

[概念·规律]

1．驱动力：如果存在阻尼作用，振动系统最终会停止振动。为了使系统等幅振动下去，对振动系统施加的__周期性__的外力，叫做驱动力。

2．受迫振动：系统在__驱动力__作用下的振动叫受迫振动。

3．受迫振动的频率：做受迫振动的物体振动稳定后，其振动频率等于__驱动力__的频率，与物体的__固有__频率无关。

三、共振

阅读教材，并回答：

本节教材图2­5­5实验

(1)各摆的固有频率取决于什么？

(2)B、C、D、E四个摆在驱动力的作用下开始摆动，它们做受迫振动的频率相同吗？

(3)三个摆的振幅与它们的固有频率有什么关系？

(4)你认为驱动力的频率与固有频率满足什么关系，才能使受迫振动的振幅最大？

答　(1)摆长　(2)相同　(3)驱动力的频率与固有频率越接近，振幅越大　(4)相等

[概念·规律]

1．条件：驱动力频率__等于__物体的固有频率。

2．特征：共振时受迫振动的__振幅__最大。

3．共振曲线：如图所示。

探究点一　比较简谐运动、阻尼振动和受迫振动

 

　(多选)单摆做阻尼振动的振动图线如图所示，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

[思路点拨]　(1)在最高点时。(2)单摆做阻尼振动，机械能减少。

[解析]　在单摆振动过程中，因不断克服空气阻力做功使动能逐渐转化为内能，故选项C错误，选项D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重力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，所以重力势能相等，但动能不相等，故选项A错误，选项B正确。

[答案]　BD

 

 

1．(多选)一单摆在空气中振动，振幅逐渐减小，下列说法正确的是(　　)

A．振动的机械能逐渐转化为其他形式的能

B．后一时刻的动能一定小于前一时刻的动能

C．后一时刻的势能一定小于前一时刻的势能

D．后一时刻的机械能一定小于前一时刻的机械能

解析　单摆振动过程中，会不断克服空气阻力做功使机械能逐渐转化为内能，A、D对；虽然单摆总的机械能在逐渐减少，但在振动过程中动能和势能仍不断地相互转化。动能转化为势能时，动能逐渐减少，势能逐渐增加，而势能转化为动能时，势能逐渐减少，动能逐渐增加，所以不能断言后一时刻的动能(或势能)一定小于前一时刻的动能(或势能)，故B、C错。

答案　AD

探究点二　对共振的理解

 共振及其应用与防止

1．共振的条件：驱动力的频率与系统的固有频率相等，即f驱＝f固。

2．共振曲线：如图所示，共振曲线的横坐标为驱动力的频率，纵坐标为受迫振动系统的振幅。