14 第二章 6.受迫振动 共振-【名师导航】2026-2027学年高中物理选择性必修第一册同步讲义（人教版）

6．受迫振动　共振

[学习目标]　1．知道什么是阻尼振动和受迫振动，会用能量观点分析阻尼振动的振幅变化和受迫振动的共振现象。2．通过实验认识固有频率、驱动力频率与振动频率之间的区别和联系。3．了解产生共振的条件，认识共振是受迫振动的一种特殊情况。4．能够根据实际生活中的振动特点，应用振动的规律解释与解决相关问题。

　振动中的能量损失

1．固有振动和固有频率

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。

提醒：系统的固有频率由系统自身的性质决定，与振幅无关。

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，能量向四周辐射出去。

【思考讨论】

问题1　实际的单摆在摆动过程中振幅逐渐减小，则实际摆动的单摆是阻尼振动吗？

提示：是。

问题2　阻尼振动中，振动系统的周期和频率会发生变化吗？

提示：不变。振动系统的周期和频率是由振动系统本身决定，与振幅大小无关。

【知识归纳】　

1．阻尼振动系统能量衰减的方式

(1)振动系统受到摩擦阻力的作用，使振动系统的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，使能量向四周散射出去，从而自身机械能减少。

2．对阻尼振动的理解

(1)同一振动系统做简谐运动能量的大小由振幅决定。

(2)阻尼振动振幅减小的快慢跟所受阻尼的大小有关。阻尼越大，振幅减小得越快。

(3)物体做阻尼振动时，振幅虽不断减小，但振动的频率仍由系统自身的结构特点决定，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。

【典例1】　(单摆的阻尼振动)如图所示是单摆做阻尼振动的位移—时间图线，下列说法正确的是(　　)

A．摆球在P与N时刻的势能相等

B．摆球在P与N时刻的动能相等

C．摆球在P与N时刻的机械能相等

D．摆球在P时刻的机械能小于在N时刻的机械能

A　[由于摆球的势能大小由其位移和摆球质量共同决定，P、N两时刻位移大小相同，所以势能相等，A正确；由于系统机械能在减少，P、N两时刻势能相同，则P时刻动能大于N时刻动能，B、C、D错误。]

　理解阻尼振动要从两个方面入手

(1)从振动能量上来讲，由于阻力做负功，振动物体的机械能逐渐减小，振幅逐渐变小，但由于振动中动能与势能相互转化，不能说下一时刻的动能或势能变小。

(2)从振动周期、频率上看，周期与频率由振动系统本身决定，阻尼振动中周期、频率不变。

　受迫振动

【链接教材】　如人教版教材P55图所示，架子上面的电动机向下面的两组弹簧—钩码系统施加周期性的驱动力，使钩码做受迫振动。改变电动机的转速可以调整驱动力的频率。

问题1　两个钩码的振动属于哪种振动？

提示：受迫振动。

问题2　两个钩码的振动频率有什么变化？振动稳定后有什么特点？

提示：两钩码的振动频率由小逐渐变大；振动稳定后，两钩码的振动频率等于驱动力的频率，与钩码的固有频率无关。

【知识梳理】　

1．驱动力