2.6 受迫振动 共振 课件-2025-2026学年高二上学期物理人教版选择性必修第一册

该高中物理课件聚焦机械振动核心内容，系统讲解固有振动、阻尼振动、受迫振动及共振的定义、特征与规律，通过对比表格梳理简谐运动、阻尼振动、受迫振动的产生条件和频率等，构建知识支架衔接前后知识点。 其亮点在于结合上海中心大厦阻尼器等实例，运用物理观念（运动与相互作用、能量）和科学思维（模型建构、科学推理），通过例题分析共振应用与防止，帮助学生理解实际问题，教师可借助对比列表和实例提升教学效率，助力学生形成物理核心素养。

6. 受迫振动 共振 第二章 机械振动 固有振动与阻尼振动 1.固有振动 如果振动系统不受外力的作用，此时的振动叫作固有振动，其振动频率称为固有频率. 2.阻尼振动 (1)系统受到摩擦力或其他阻力的作用时，振幅逐渐减小.振幅随时间逐渐减小的振动称为阻尼振动，图像如图所示. (2)能量变化方式：一种是由于振动系统受到摩擦阻力作用，使振动系统的机械能逐渐转化为内能.另一种是由于振动系统引起邻近介质中各质点的振动，使能量向四周辐射出去，从而自身机械能减少. (3)物体做阻尼振动时，振幅虽不断减小，但振动的频率仍由自身结构特点所决定，并不会随振幅的减小而变化. 受迫振动、共振 1.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：振动系统在驱动力作用下的振动. (3)受迫振动的频率：做受迫振动的系统振动稳定后，其振动频率等于驱动力的频率，跟系统的固有频率没有关系. 2.共振 (1)定义：系统在做受迫振动时，当驱动力的频率等于振动系统的固有频率时，振动系统做受迫振动的振幅达到最大值的现象. (2)条件：驱动力频率等于系统的固有频率. (3)特征：共振时受迫振动的振幅最大. (4)共振曲线：如图所示为受迫振动的振幅A与驱动力频率f的关系图像，图中f0为振动系统的固有频率. (5)共振的应用和防止 ①应用：利用共振时，应使驱动力的频率接近或等于系统的固有频率. 实例：共振筛、音响、小提琴与二胡等弦乐器设置的共鸣箱、建筑工地上浇筑混凝土时使用的振捣器、跳水运动员做起跳动作的“颠板”过程等. ②防止：防止共振时，应使驱动力的频率与系统的固有频率不同，而且相差越大越好. 实例：摩天大楼阻尼器、骑兵队过桥时变步行走、车辆吸振器等. 简谐运动、阻尼振动与受迫振动的比较 (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)阻尼振动需要考虑阻力的影响. (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)三者对比列表如下.   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 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 2024年9月16日，台风“贝碧嘉”登陆上海，安装在上海中心大厦125层的千吨“上海慧眼”阻尼器开始晃动.这款阻尼器由我国自主研发，在大厦受到风力作用摇晃时，阻尼器会摆向风吹来的方向，从而削弱大厦的晃动幅度.下列说法正确的是(　　) A.阻尼器的振动频率取决于自身的固有频率 B.阻尼器做受迫振动，其振动频率与大楼的振动频率相同 C.阻尼器摆动幅度受风力大小影响，风力越大，摆动幅度越大 D.安装阻尼器能起到减震作用，其原理是阻尼器能改变大厦的固有频率，从而杜绝共振现象 B 阻尼器做受迫振动，摆动频率与大厦晃动频率相同，而不是取决于自身的固有频率，故A错误，B正确；阻尼器摆动的幅度虽受风力影响，但并不是风力越大摆动幅度越大，而是当大厦晃动频率与阻尼器的固有频率相同时，阻尼器发生共振现象，才能摆幅达到最大值，故C错误；阻尼器在摆动时吸收能量，达到减震效果，而不是改变大厦的固有频率，故D错误. 1.阻尼振动的能量和周期 (1)阻尼振动的振幅不断减小，能量不断减少，但阻尼振动的频率不变，其频率为固有频率，由系统本身决定.(2)阻尼振动中，机械能E等于动能Ek和势能Ep之和，即 E＝Ek＋Ep，E减小，但动能和势能相互转化，当Ep相等时，Ek不相等，而从振动图像上可确定Ep的关系. 2.分析受迫振动的方法 (1)在分析受迫振动时，首先要弄清驱动力的来源.(2)受迫振动的频率等于驱动力的频率，与物体的固有频率无关，因而首先应确定驱动力的频率.(3)当驱动力的频率等于固有频率时，发生共振. 3.改变受迫振动的振幅的方法 当f驱＝f固时，振幅最大.若要改变受迫振动的振幅，可采取两种方法：(1)改变给予振动系统周期性外力的周期，即改变驱动力频率.(2)改变影响固有频率的因素，即改变固有频率. 对共振的理解 1.对共振条件的理解 (1)从受力角度看：当振动物体所受驱动力的方向跟它的运动方向相同时，驱动力对它起加速作用，使它的振幅增大；当驱动力的频率等于物体的固有频率时，它的每一次作用都使物体的振幅增大，从而使振幅达到最大. (2)从功能关系看：当驱动力的频率等于物体的固有频率时，驱动力始终对物体做正功，使振动能量不断增加，振幅不断增大，直到增加的能量等于克服阻尼作用损耗的能量，振幅才不再增大. 2.对共振曲线的理解 (1)两坐标轴的意义：纵轴是受迫振动的振幅；横轴是驱动力频率. (2)f0的意义：表示固有频率. (3)认识曲线：f＝f0，共振；f＞f0或f＜f0，振幅较小.f与f0相差越大，振幅越小. (4)结论：驱动力的频率f越接近振动系统的固有频率f0，受迫振动的振幅越大，反之振幅越小. 如图所示，一个竖直圆盘转动时，固定在圆盘上的小圆柱带动一个T形支架在竖直方向振动，T形支架下面连接一个弹簧和小球组成的振动系统，小球浸没在水中.当小球振动稳定时(　　) A.小球振动的频率与圆盘转速无关 B.小球振动的振幅与圆盘转速无关 C.圆盘的转速越大，小球振动的频率越大 D.圆盘的转速越大，小球振动的振幅越大 C 小球振动的频率与圆盘转速有关，小球做受迫振动，小球振动频率等于圆盘转动的频率，圆盘的转速越大，小球振动的频率越大，故A错误，C正确；小球振动的振幅与圆盘转速有关，圆盘转动的频率越接近小球和弹簧组成的系统的固有频率，小球的振幅越大，故B、D错误.故选C. $