2.5 阻尼振动 受迫振动 课件-2025-2026学年高二上学期物理教科版选择性必修第一册

该高中物理课件聚焦阻尼振动、受迫振动及共振，通过秋千摆动衰减、持续振动需求等生活实例导入，从简谐运动理想模型过渡到实际阻尼振动，再到受迫振动的驱动力作用，形成“理想-实际-应用”逻辑链，辅以问题驱动、实验观察与视频演示作为学习支架。 亮点在于融合科学探究与科学思维，借助阻尼振动图像、受迫振动频率实验、小球共振实验等视频及动手实验直观呈现规律，通过对比表格深化三种振动的受力、频率、能量差异，渗透能量观念。问题链引导探究，学生提升分析能力，教师可利用丰富素材优化教学，增强课堂实效。

第二章 机械振动 第5节 阻尼振动 受迫振动 1.了解阻尼振动和受迫振动的基本概念，了解受迫振动的频率 2.了解共振现象，学会根据振动图像判断共振 3.了解如何利用和防止共振 学习目标 思考：物体摆动过程，如果不持续提供动力，物体为什么会慢下来直到停止？如何才能保持其初始的振荡高度，又如何让秋千荡得更高？ 新知导入 一、阻尼振动 我们发现，生活中的振动并不符合简协运动这种理想状况，我们把 振动系统在阻尼（摩擦或其他阻力）作用下的振幅逐渐减小的振动，称之为阻尼振动 生活中的实际的振动一定是阻尼振动！ 现实生活中是否存在简谐运动？ 若振动过程中存在阻力，它的振幅又发生如何变化呢？ 思考：阻尼振动的振动图像(x-t)是什么样的呢？ 新知探究 视频：阻尼振动的图像 新知探究 思考：阻尼振动中，由于存在阻力，振幅不断减小，故振动系统的机械能将不断减少，那么，振动系统的周期和频率也会发生变化吗？ 振动周期与振幅无关，故阻尼振动中周期和频率不变！ T T T 新知探究 阻尼振动的三个特点 （1）振幅逐渐减小，最后停止振动。 （2）系统的机械能逐渐减少，最后耗尽。 （3）周期、频率不随振幅的变化而变化。 新知探究 用周期性的外力作用于振动系统，补偿系统机械能的损耗，使系统持续地振动下去。 想一想：用什么办法才能得到持续的振动呢？ 如何让秋千持续振动？ 新知探究 二、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:系统在驱动力作用下的振动叫作受迫振动。 例如：机械运转时底座发生的振动、扬声器纸盆的振动，都是受迫振动。 受迫振动的频率与什么有关呢？ 新知探究 实验：研究受迫振动的频率 如图，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。 思考：物体做受迫振动时，振动稳定后的频率与什么有关？受迫振动物体的频率由什么决定？ 新知探究 研究受迫振动的频率视频 （1）接通电源，使钩码做受迫振动，观察记录驱动力的频率和钩码振动的频率。 （2）改变驱动力的频率，再做记录。 新知探究 实验结论： （1）物体做受迫振动达到稳定后，物体振动的频率等于驱动力的频率，与物体的固有频率无关。 （2）驱动力的频率与系统的固有频率相差越小，振幅越大，相差越多，振幅越小。 新知探究 实验现象：通过观察会发现，固有频率与D摆相同的A摆、G摆振幅最大，固有频率与D摆相差较多的C摆、E摆振幅最小。 小球共振实验视频 三、共振 新知探究 实验结论： 物体在做受迫振动时，驱动力的频率与物体的固有频率相差越小，受迫振动的振幅越大；当驱动力的频率与物体的固有频率相等时，受迫振动的振幅达到最大。 新知探究 1.共振：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，这种现象叫做共振。驱动力的频率跟固有频率相差越大，振幅越小。 2.共振曲线： 横轴：表示驱动力的频率 纵轴：表示受迫振动的振幅 新知探究 3.共振的应用与防止 （1）应用实例：共振筛、共鸣箱 共振筛 共鸣箱 新知探究 1940年，美国的全长860米的塔柯姆大桥因大风引起的共振而塌毁。 （2）共振的防止 ①在桥梁、码头等各种建筑的设计施工中，以及飞机、汽车、轮船的发动机等机器设备的设计、制造、安装中，都必须考虑防止共振产生的危害，以保证建筑和设备的安全。 新知探究 ②防止实例： 机器运转时为了防止共振要调节转速 在振动物体底座加防振垫 军队或火车过桥时要放慢速度或便步走。 新知探究 共振筛、声音的共鸣等 机械工作时底座发生的振动 弹簧振子或单摆(θ≤5°) 常见例子 振动物体获得的能量最大 由产生驱动力的物体提供 振动物体的机械能不变 振动能量 T驱＝T0或 f驱＝f0 由驱动力的周期或频率决定，即T＝T驱或f＝f驱 由系统本身性质决定，即固有周期T0或固有频率f0 振动周期 或频率 受驱动力 受驱动力 仅受回复力 受力情况 共振 受迫振动 自由振动 振动类型 自由振动、受迫振动和共振的比较 新知探究 振动中的能量损失 受迫振动在驱动力作用下的振动 阻尼振动：振幅逐渐减小 振动系统能量衰减方式 受迫振动 共振现象及其应用 共振现象 共振的应用和防止 阻尼振动 受迫振动 驱动力：对振动系统施加的周期性的外力 共振曲线 课堂小结 1．下列叙述中不属于共振现象的有（　　） A．大队人马迈着整齐步伐过桥可能会导致桥梁断裂 B．耳朵凑近空热水瓶口能听到嗡嗡的声音 C．海上风暴引起强烈的震动产生次声波（频率f＜20 Hz） D．把弹簧振子拉到距离平衡位置最远时放手，则此时振幅最大 D 当堂检测 2．如果存在摩擦和空气阻力，那么任何物体的机械振动严格地讲都不是简谐运动，在振动过程中振幅、周期和机械能将（　　） A．振幅减小，周期减小，机械能减少 B．振幅减小，周期不变，机械能减少 C．振幅不变，周期减小，机械能减少 D．振幅不变，周期不变，机械能减少 B 当堂检测 3. 一个单摆在地面上做受迫振动，其共振曲线（振幅A与驱动力频率f的关系）如图所示，则（　　） A A.此单摆的摆长约为1 m B.若摆长增大，单摆的固有频率增大 C.此单摆的固有周期约为0.5 s D.若摆长增大，共振曲线的峰值将向右移动 当堂检测 Lavf57.83.100 Lavf57.83.100 $$