2.6 受迫振动 共振（课件PPT）-【金榜题名】2026-2027学年高二物理选择性必修第一册高中同步学案（人教版）

该高中物理课件聚焦“受迫振动与共振”，通过弹簧振子实验、洗衣机振动等实例导入，衔接简谐运动（理想化）与阻尼振动（实际），构建从概念到规律的知识支架。 其特色在于融合科学探究与模型建构，以问题探究引导学生分析证据，用对比表格明晰振动模型，结合桩基施工、轿车悬挂等实例深化物理观念，助力学生理解应用，提升教师教学效率。

第二章　机械振动 2．6　受迫振动　共振 第二章 机械振动 返回导航 1 第二章 机械振动 返回导航 1 目录 contents Part 01 课前预习·梳理教材 Part 02 课堂探究·核心突破 Part 04 课时作业(十二) Part 03 课堂达标·素养提升 第二章 机械振动 返回导航 1 课前预习·梳理教材 返回导航 第二章 机械振动 返回导航 1 外力 固有频率 第二章 机械振动 返回导航 1 振幅随时间 阻尼 振幅 减小 第二章 机械振动 返回导航 1 周期性 驱动力 驱动力 固有频率 第二章 机械振动 返回导航 1 等于 最大值 等于 振幅 第二章 机械振动 返回导航 1 √ × × × × 第二章 机械振动 返回导航 1 第二章 机械振动 返回导航 1 第二章 机械振动 返回导航 1 课堂探究·核心突破 返回导航 第二章 机械振动 返回导航 1 第二章 机械振动 返回导航 1 第二章 机械振动 返回导航 1 第二章 机械振动 返回导航 1 第二章 机械振动 返回导航 1 第二章 机械振动 返回导航 1 第二章 机械振动 返回导航 1 第二章 机械振动 返回导航 1 阻尼振动及能量变化 (1)阻尼振动与简谐运动的关系：实际的振动都会受到阻力的作用，是阻尼振动．当阻力很小时，可以认为是简谐运动． (2)机械能E等于动能Ek和势能Ep之和，即E＝ Ek＋Ep，阻尼振动中，E减小，但动能和势能仍相互转化．　　 第二章 机械振动 返回导航 1 第二章 机械振动 返回导航 1 第二章 机械振动 返回导航 1 第二章 机械振动 返回导航 1 第二章 机械振动 返回导航 1 第二章 机械振动 返回导航 1 第二章 机械振动 返回导航 1 第二章 机械振动 返回导航 1 分析共振问题的方法 (1)在分析解答有关共振问题时，要抓住产生共振的条件：驱动力的频率等于固有频率，此时振动的振幅最大． (2)在分析有关共振的实际问题时，要抽象出受迫振动这一物理模型，弄清驱动力频率和固有频率，然后利用共振的条件进行求解．　　 第二章 机械振动 返回导航 1 第二章 机械振动 返回导航 1 第二章 机械振动 返回导航 1 第二章 机械振动 返回导航 1 课堂达标·素养提升 返回导航 第二章 机械振动 返回导航 1 第二章 机械振动 返回导航 1 第二章 机械振动 返回导航 1 第二章 机械振动 返回导航 1 第二章 机械振动 返回导航 1 第二章 机械振动 返回导航 1 第二章 机械振动 返回导航 1 第二章 机械振动 返回导航 1 第二章 机械振动 返回导航 1 第二章 机械振动 返回导航 1 课时作业（十二） 点击进入 word 第二章 机械振动 返回导航 1 谢谢观看 第二章 机械振动 返回导航 1 学习 目标 1．能说出什么是阻尼振动和受迫振动，并会用能量的观点分析阻尼振动振幅的变化和共振现象． 2．能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，能说出产生共振的条件． 3．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． 一、振动中的能量损失 1．固有频率 如果振动系统在没有____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________． 2．阻尼振动 (1)阻尼振动：指__________逐渐减小的振动．振动系统受到的____越大，____减小的越快． (2)阻尼振动的图像：如图所示，振幅____，最后停止振动． 二、受迫振动 1．驱动力：如果存在阻尼作用，振动系统最终会停止振动．为了使系统持续振动下去，对振动系统施加的______的外力，叫做驱动力． 2．受迫振动：系统在______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______的频率，与物体的________无关． 三、共振现象及其应用 1．定义：当驱动力的频率____固有频率时，物体做受迫振动的振幅达到______的现象． 2．条件：驱动力频率____物体的固有频率． 3．特征：在无阻尼受迫振动中，共振时受迫振动的____最大． 4．共振曲线：如图所示． [自我诊断] 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)共振只有害处没有好处．( ) (4)做受迫振动的物体一定会发生共振．( ) (5)阻尼振动的频率随振幅的减小而不断减小．( ) 2．下列振动中属于受迫振动的是(　　) A．用重锤敲击一下悬吊着的钟后，钟的摆动 B．电磁打点计时器接通电源后，振针的振动 C．小孩睡在自由摆动的吊床上，小孩随着吊床一起摆动 D．弹簧振子在竖直方向上沿上下方向振动 解析：选B　敲击后的钟不再受驱动力，其振动是自由振动，不属于受迫振动，故A错误；电磁打点计时器接通电源后，振针的振动受电源的驱动，属于受迫振动，振荡频率等于交流电的频率，故B正确；小孩睡在自由摆动的吊床上，小孩随着吊床一起摆动，由于空气阻力的作用，小孩和吊床一起做阻尼振动，故选项C错误；忽略空气阻力，弹簧振子在竖直方向上沿上下方向振动时，受到的合外力属于简谐运动回复力的特点，故属于简谐振动，故D错误． 一、简谐运动、阻尼振动和受迫振动 [问题探究] 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？从有没有系统外力作用角度看弹簧振子的振动属于什么振动？ (2)用不同的转速匀速转动手柄，弹簧振子的振动有何不同？这能说明什么问题？ 答案：(1)阻尼振动　固有振动　(2)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． [知识深化] 1．简谐运动是一种理想化的模型，物体运动过程中的一切阻力都不考虑． 2．阻尼振动考虑阻力的影响，是更接近实际的一种运动． 3．受迫振动是物体做阻尼振动时受到周期性驱动力作用下的振动． 4．三者比较如下 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 简谐运动 阻尼振动 受迫振动 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 (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．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：选AD　单摆振动过程中，因不断克服空气阻力做功，使机械能逐渐转化为内能，选项A和D对；虽然单摆总的机械能在逐渐减小，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，动能逐渐减小，势能逐渐增大，而势能转化为动能时，势能逐渐减小，动能逐渐增大，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)，故选项B、C不对． 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．开始时不转动摇把，让振子上下自由振动，测得振动频率为2 Hz，然后匀速转动摇把，转速为240 r/min，当振子振动稳定后，它的振动周期为(　　) A．eq \f(1,2) s　　　　　　　 B．eq \f(1,4) s C．2 s D．4 s 解析：选B　受迫振动的周期等于驱动力的周期，故T＝eq \f(60,240) s＝eq \f(1,4) s． 二、共振 [问题探究] 洗衣机在衣服脱水完毕拔掉电源后，电动机还要转动一会才能停下来．在拔掉电源后，发现洗衣机先振动的比较弱，有一阵子振动的很剧烈，然后振动慢慢减弱直至停下来． (1)开始时，洗衣机为什么振动比较弱？ (2)期间剧烈振动的原因是什么？ 答案：(1)开始时，脱水桶转动的频率远高于洗衣机的固有频率，振幅较小，振动比较弱． (2)当洗衣机脱水桶转动的频率等于洗衣机的固有频率时发生共振，振动剧烈． [知识深化] 1．共振的条件：驱动力的频率等于系统的固有频率． 2．共振现象的特点：发生共振时，振动物体的振幅最大． 3．共振的防止与应用 (1)防止时，应尽量使驱动力的频率和物体的固有频率不相等，而且相差越大越好． (2)应用时，应尽量使驱动力的频率与物体的固有频率一致． 4．物体发生共振与做受迫振动的关系 (1)物体做受迫振动不一定发生共振，但发生共振的物体一定做受迫振动． (2)物体做受迫振动时，当驱动力的周期(或频率)等于该物体的固有周期(或固有频率)时，物体发生共振． 一个单摆做受迫振动，其共振曲线(振幅A与驱动力的频率f的关系)如图所示，则(　　) A．此单摆的摆长约为1 m B．此单摆的固有周期约为0．5 s C．若摆长增大，单摆的固有频率增大 D．若摆长增大，共振曲线的峰值将向右移动 解析：选A　由图可知，此单摆的固有频率f0＝0．5 Hz，则其固有周期T＝2 s．由公式T＝2πeq \r(\f(l,g))，可得l≈1 m，故A正确，B错误；若摆长增大，单摆的固有周期增大，则固有频率减小，故C错误；若摆长增大，则固有频率减小，所以共振曲线的峰将向左移动，故D错误． 如图所示，《我爱发明》节目《松果纷纷落》中的松果采摘机利用机械臂抱紧树干，通过采摘振动头振动而摇动树干，使得松果脱落．则下列说法正确的是(　　 ) A．随着振动器频率的增加，树干振动的幅度一定增大 B．稳定后，不同粗细树干的振动频率与振动器的振动频率相同 C．若拾果工人快速远离采摘机时，他听到采摘机振动声调变高 D．针对不同树木，落果效果最好的振动频率一定相同 解析：选B　根据共振原理，当振动器频率等于树干的固有频率时，树干振动的幅度最大，所以随着振动器频率的增加，树干振动的幅度不一定增大，选项A错误；在振动器作用下，树干做受迫振动，稳定后，不同粗细树干的振动频率与振动器的振动频率相同，选项B正确；若拾果工人快速远离采摘机时，根据多普勒效应，他听到采摘机振动声调变低，选项C错误；针对不同树木，落果效果最好的振动频率应该是发生共振，即针对不同树木，落果效果最好的振动频率不一定相同，选项D错误． 1．(多选)对于阻尼振动，下列说法正确的是(　　) A．阻尼振动就是减幅振动，其振动的能量不断减少 B．实际的振动系统不可避免地要受到阻尼作用 C．阻尼振动的振幅、振动能量、振动周期都逐渐减小 D．对做阻尼振动的振子来说，其机械能逐渐转化为内能 解析：选ABD　振动系统的振动频率与本身的结构有关，为固有频率，所以在阻尼振动中，振幅减小，振动能量减少，最终转化为内能，但周期不变，故A、D正确，C错误．实际的振动系统都要受到摩擦或空气阻力等阻尼作用，故B正确． 2．(多选)如图所示，振动锤是桩基础施工的重要设备之一．桩锤工作时引起桩身周围土体振动，使桩身和土体间的粘合度降低，从而减小沉桩阻力．下列说法正确的是(　　 ) A．针对不同土体，最有利于沉桩的桩锤振动频率可能不同 B．针对同种土体，桩锤的振动频率越大，桩身周围土体的振动幅度一定越大 C．桩锤稳定工作后，桩身周围无论哪种土体，其振动频率都与桩锤的振动频率相同 D．为保障打桩机机身的稳定，桩锤的振动频率应尽量接近机身的固有频率 解析：选AC　A．针对不同土体，由于系统的固有频率可能不同，所以最有利于沉桩的桩锤振动频率可能不同，故A正确； B．根据共振条件可知，当驱动力频率等于固有频率时，做受迫振动的振幅最大，则针对同种土体，桩锤的振动频率越大，桩身周围土体的振动幅度不一定越大，故B错误； C．做受迫振动的频率等于驱动力的频率，可知桩锤稳定工作后，桩身周围无论哪种土体，其振动频率都与桩锤的振动频率相同，故C正确； D．为保障打桩机机身的稳定，桩锤的振动频率应尽量远离机身的固有频率，故D错误． 3．下表记录了某受迫振动的振幅随驱动力频率变化的关系，若该振动系统的固有频率为f固，则(　　) 驱动力频率/Hz 30 40 50 60 70 80 受迫振动振幅/cm 10．2 16．8 27．2 28．1 16．5 8．3 A．f固＝60 Hz B．60 Hz＜f固＜70 Hz C．50 Hz＜f固＜60 Hz D．以上三项都不对 解析：选C　从如图所示的共振曲线，可判断出f驱与f固相差越大，受迫振动的振幅越小；f驱与f固越接近，受迫振动的振幅越大．并从中看出f驱越接近f固，振幅的变化越慢．比较各组数据知f驱在50～60 Hz范围内时，振幅变化最小，因此，50 Hz＜f固＜60 Hz，即C选项正确． 4．(多选)轿车的悬挂系统是由车身与轮胎间的弹簧及避震器组成的支持系统．某型号轿车的“车身一悬挂系统”的固有周期是0．5 s，这辆汽车匀速通过某路口的条状减速带，如图，已知相邻两条减速带间的距离为1．0 m，该车经过该减速带过程中，下列说法正确的是(　　 ) A．当轿车以30 km/h的速度通过减速带时，车身上下振动的频率为 2 Hz B．轿车通过减速带的速度大小不同，车身上下振动的幅度大小可能相同 C．当轿车以7．2 km/h的速度通过减速带时，车身上下颠簸得最剧烈 D．轿车通过减速带的速度越大，车身上下颠簸得越剧烈 解析：选BC　A．当轿车以30 km/h的速度通过减速带时， 车身上下振动的周期 T＝eq \f(L,v)＝eq \f(3,25) s 则车身上下振动的频率f＝eq \f(1,T)＝8eq \f(1,3) Hz，故A错误； BD．车身上下振动的频率与车身系统的固有频率越接近，车身上下振动的幅度越大，所以当轿车通过减速带的速度大小不同时，车身上下振动的幅度大小可能相同．故B正确；D错误； C．当轿车以7．2 km/h的速度通过减速带时，车身上下振动的频率为f′＝eq \f(1,T′)＝eq \f(v′,L)＝2 Hz 车身系统的固有频率为f0＝eq \f(1,T0)＝2 Hz，此时f′＝f0 所以车身发生共振，颠簸得最剧烈．故C正确． $$