2.5 生活中的振动 课件 -2025-2026学年高二上学期物理鲁科版选择性必修第一册

该高中物理课件围绕简谐振动、阻尼振动、受迫振动及共振展开，从生活中汽车减震、钟表润滑等实例导入，衔接简谐振动理想化模型，通过“实际振动阻力问题—阻尼振动—受迫振动—共振”的脉络，以概念辨析、实验设计和对比表格为学习支架，帮助学生构建完整知识体系。 其亮点在于融合科学思维与科学探究，通过弹簧振子受迫振动实验、单摆共振现象分析等，引导学生模型建构与科学推理，结合共振筛、建筑阻尼器等实例体现科学态度与责任。采用实验探究与对比表格总结，学生能深化物理观念，教师可借助丰富实例提升教学效率。

第二章 机械振动 第5节 生活中的振动 弹簧振子 单摆 理想化模型 简谐振动 x=Asinωt 简谐运动是等幅振动，对于给定的振动系统都有各自固有周期（或固有频率）。 简谐运动中动能和势能发生相互转化，总机械能保持不变，即机械能守恒。 振动系统的总机械能与振幅有关，振幅越大，总机械能越大。 振动方向上 只受回复力 实际生活中的各类振动，往往存在振动阻力或其他外力的影响。这种情况下，物体的振动有什么特点呢？ 在实际振动过程中，由于存在阻力，振动物体需不断克服阻力做功，系统的机械能不断减小，导致振幅不断减小，直至停止振动。 一个振动系统如果只受回复力作用下振动，这种振动称自由振动。 一：阻尼振动 1.定义：物理学中，把振幅不断减小的振动称为阻尼振动 2.阻尼振动的图像 阻尼振动的振幅不断减小，但同期（频率）并不发生变化。 3.阻尼振动的利用与克服 在生产生活中，如果想让物体尽快停止振动，需增大阻力。 汽车在凹凸不平的路面行驶时会发生剧烈振动，通过减震器增大阻力，可使振动很快停止。 利用： 汽车上的减震器 克服： 有时我们希望物体在某一段时间内的运动接近简谐运动，则应减小阻力。 如：钟表一段时间就要对其进行冲洗，并在轴承中加润滑油，以减小阻力，让其更接近于简谐运动。 在实际振动过程中，阻力总是客观存在的。只能设法减小而不能全面消除。所以实际的振动一定是阻尼振动，最终会停下来。 用什么办法才能获得稳定的振动呢? 　　作用于振动系统的这种周期性外力叫作驱动力，系统在驱动力作用下的振动叫作受迫振动。 思考：物体做受迫振动时，振动稳定后频率是否还是振动系统的固有频率？ 二：受迫振动 受迫振动的周期或频率 ①安装好实验装置（如图），用力拉弹簧振子到合适位置，释放振子，测量振子的周期T1，一段时间后振子停止运动；说明振子运动时存在阻力。（阻尼振动） ②匀速转动摇把，摇把对弹簧 振子施加周期性的驱动力，使振子做受迫振动，记录摇把的周期T2，振子振动的周期T3。 物体做受迫振动时，振动稳定后的周期(或频率)总等于 的周期(或频率)，与物体的固有周期(或固有频率)无关。 ③改变摇把的转速，重复步骤②。将弹簧振子做受迫振动的周期与弹簧振子的固有周期、摇把转动的周期进行比较，找出弹簧振子做受迫振动的周期变化规律。 驱动力 在上述实验中， 当摇把转动的周期越接近弹簧振子的固有周期时，弹簧振子的振幅有什么变化? 弹簧振子做受迫振动的振幅越大。 知识点三：共振现象及其应用 　　在周期性驱动力作用下的受迫振动，其振幅是否也跟它的固有频率无关呢？ 如图，在铁架横梁上挂着几个摆长不同的摆。 ① 几个小球的固有频率的大小关系是怎样的？ ② 振动稳定后，这几个球的振动频率的大小关系是怎样的？ ③ 振动稳定后，这几个球的振幅的大小关系是怎样的？ 结论： 　　驱动力的频率与振动物体的固有频率相差越小，受迫振动的振幅越大；驱动力的频率等于振动物体的固有频率时，受迫振动振幅最大。 　　如图所示，为受迫振动的振幅 A 与驱动力频率 f 之间的关系，f0 为物体的固有频率。当驱动力的频率等于系统的固有频率时，物体做受迫振动的振幅达到最大值，这种现象称为共振。 共振条件： 驱动力的周期(或频率) 物体的固有周期(或固有频率)。 等于 简谐运动、阻尼振动、受迫振动、共振的对比 简谐运动 阻尼振动 受迫振动 共振 受力情况 不受阻力作用 受阻力作用 受驱动力和阻力作用 受驱动力和阻力作用 振幅 不变 变小 稳定后不变 稳定后最大 振动频率 由振动系统本身决定，即固有频率 由振动系统本身决定，即固有频率 由驱动力的周期决定，f受＝f驱 f驱＝f固 振动图像 形状不确定 形状不确定 振动能量 机械能不变 机械能减少 驱动力做功，对损耗的机械能进行补充 振动物体所获得的能量最大 实例 弹簧振子或单摆 敲锣，锣面的振动 扬声器的纸盆 共振筛 共振的应用：共振筛，吉他的共鸣箱，利用共振原理制成的转速计等。 共振的防止：现代工程中，如桥梁、大厦，在遇到大风天气时会发生共振，造成倒塌。因此在设计时必须考虑防止共振产生的危害； 共振的防止：为了防止共振的危害，现在建筑设计会用到阻尼器，例如调谐质量阻尼器、风阻尼器等等. 生活中的振动 一 阻尼振动 二 受迫振动 三 共振的应用与防止 自由振动 阻尼振动 共振 共振的应用 共振的防止 1.如图所示是单摆做阻尼振动的位移 x 随时间 t 变化的图像，下列说法正确的是 （　　） A．阻尼振动是一种受迫振动 B．摆球在 P 点对应时刻的重力势能大于在 N 点对应时刻的重力势能 C．摆球在 P 点对应时刻的动能大于在 N 点对应时刻的动能 D．摆球在 P 点与 N 点对应时刻的机械能相等 C 2.如图所示，张紧的水平绳上吊着甲、乙、丙三个小球。乙球靠近甲球，丙球远离甲球，甲、乙两球的悬线长度不同，甲、丙两球的悬线长度相同。让甲球在垂直于水平绳的方向摆动，经足够长时间，系统振动稳定后，关于乙、丙两球振动的周期 T乙、T丙 及振幅 A乙、A丙 的关系正确的是（　　） A．T乙＝T丙　A乙 > A丙 B．T乙＝T丙　A乙 < A丙 C．T乙 < T丙　A乙＝A丙 D．T乙 > T丙　A乙＝A丙 B 3.飞力士棒是一种轻巧的运动训练器材，是一根弹性杆两端带有负重的器械，如图 a 所示。某型号的飞力士棒质量为 600 g，长度为 1.5 m，固有频率为 5.5 Hz 。如图 b 所示，某人用手振动该飞力士棒进行锻炼，则下列说法正确的是（　　）　　　 A．使用者用力越大，飞力士棒振动越快 B．手每分钟振动 330 次时，飞力士棒产生共振 C．手振动的频率增大，飞力士棒振动的幅度一定变大 D．手振动的频率增大，飞力士棒振动的频率不变 B Lavf58.20.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder r0.2.61(gap_fixed:False) $