2.6 受迫振动　共振 课件-2026-2027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“受迫振动 共振”核心内容，涵盖固有振动、阻尼振动、受迫振动及共振现象等知识点。通过弹簧振子振幅变化、秋千摆动、洗衣机振动等生活情境导入，衔接简谐运动，构建从自由振动到受迫振动的学习支架。 其亮点在于融合科学探究（实验分析阻尼振动图像、共振曲线）、科学思维（对比简谐运动与受迫振动特征）、科学态度与责任（共振应用如“上海慧眼”阻尼器、防止如桥梁设计）。采用情境问题驱动，结合实例题与规律总结表，助力学生深化物理观念，教师可高效开展概念教学与能力培养。

第二章 6.受迫振动　共振 学习目标 1.了解固有振动、固有频率、阻尼振动、驱动力、受迫振动的概念,初步形成共振的概念。(物理观念) 2.了解阻尼振动中的能量转化,知道受迫振动的频率等于驱动力的频率,能根据共振曲线研究共振。(科学思维) 3.通过实验研究受迫振动的频率,通过实验探究共振现象的产生条件及其特点。(科学探究) 4.通过实验探究受迫振动及共振,培养团队协作意识及实事求是的科学精神,通过理解共振的应用与防止,培养学以致用的意识与能力。(科学态度与责任) 基础落实　必备知识全过关 一、固有振动和阻尼振动 指周期性外力 1.固有振动:弹簧振子与单摆在没有外力干预的情况下做简谐运动,周期或频率与　　　无关,仅由系统自身的性质决定,我们把这种振动称为固有振动。　　　定量表现就是回复力常数k  2.固有频率:物体固有振动的频率仅由系统自身的性质决定,称为固有频率。 3.阻尼振动:振幅随时间逐渐　　　　的振动。  　 阻尼振动频率由系统自身性质决定 振幅 减小 二、受迫振动 1.受迫振动:振动系统在　　　　　　(周期性的外力)作用下的振动。  2.受迫振动的频率 物体做受迫振动达到稳定后,物体振动的频率等于　　　　　　的频率,与物体的固有频率　　　　。  驱动力 驱动力 无关 三、共振现象及其应用 1.共振:当驱动力的频率　　　　固有频率时,物体做受迫振动的　　　达到　　　　值的现象。  2.共振曲线 3.共振的应用与防止 (1)共振的应用:机器转速计、音叉共鸣箱等。 (2)共振的防止:在桥梁、码头等各种建筑的设计施工中,必须考虑防止共振产生的危害。 等于 振幅 最大 微思考·情境探究 情境1一竖直悬挂的弹簧振子如图所示,用手将小球向下拉动一下释放。 (1)仔细观察会发现弹簧振子在振动过程中振幅有什么变化? (2)为什么会出现这种现象? 提示 (1)振幅逐渐减小。 (2)振动过程受阻力作用。 情境2一小朋友坐在秋千上,另一小朋友沿秋千摆动方向周期性轻推。秋千在持续推动下摆动越来越高。 (1)秋千此时做什么振动? (2)想让秋千摆得最高,推力频率应满足什么条件? 提示 (1)在周期性驱动力作用下,秋千做受迫振动。 (2)当驱动力频率等于秋千固有频率时发生共振,振幅最大,秋千摆得最高。 情境3洗衣机在衣服脱水完毕关闭电源后,发现洗衣机先振动得比较弱,有一阵子振动得很剧烈,然后振动慢慢减弱直至停下来。 (1)振动最剧烈时是什么现象? (2)此时驱动力频率与洗衣机固有频率有何关系? 提示 (1)振动最剧烈时是共振现象。 (2)驱动力频率等于洗衣机的固有频率。 基础转化　夯实基础提能力 基础转化点1阻尼振动的分析与判断 AI解读从记住阻尼振动定义,转化为能在生活、实践中分析阻尼振动的振幅和能量变化,能区分自由振动、阻尼振动,常见于秋千、声音传播等情境。 1.[2026广东湛江期末考试]上海中心大厦内部的“上海慧眼”阻尼器重达一 千吨，有效抵御了大风对建筑的影响。该阻尼器沿水平方向做阻尼振动， 振动图像如图所示。下列关于阻尼器的说法正确的是( ) D A.振动周期越来越小 B. 时的动能为零 C.时沿 轴负方向运动 D.振动的能量越来越小 12 【解析】 由题图可知，振动周期不变，故A错误； 时正好经过平 衡位置，速度最大，动能最大，故B错误； 时图线切线的斜率为正， 则沿 轴正方向运动，故C错误；由题图可知，阻尼器振动的振幅越来越 小，则能量越来越小，故D正确。 13 2.（多选）[2026山东师大附中期末考试]如图所 示是一个弹簧振子做阻尼振动的振动图像，曲线 上、 两点的连线与横轴平行，下列说法正确的 是( ) BD A.振子在时刻的动能等于在 时刻的动能 B.振子在时刻的势能等于在 时刻的势能 C.振子在时刻的机械能等于在 时刻的机械能 D.振子在时刻的机械能大于在 时刻的机械能 14 【解析】 由于振子的势能与振子偏离平衡位置的距离有关，距离越大， 势能越大，振子在、 时刻距离平衡位置的距离一致，所以势能相等，B 正确；由于弹簧振子做阻尼振动，系统的机械能随时间减少，所以振子在 时刻的机械能大于在时刻的机械能，故C错误，D正确；振子在、 时 刻势能相等，且在时刻的机械能大于在时刻的机械能，所以振子在 时 刻的动能大于在 时刻的动能，故A错误。 15 基础转化点2受迫振动 AI解读受迫振动是物体在周期性驱动力作用下的振动,频率由驱动力决定,与固有频率无关,核心特点是稳定时振幅不变。它是本章机械振动的重要延伸,定位为过渡性基础考点,衔接自由振动与共振,常结合钟摆、机器振动等生活情境,在选择、辨析题中考查,是理论联系实际的关键知识点。 3.[2026广东广州十六中质量检测]微量振荡天平可测大气颗 粒物浓度。如图为微量振荡天平的振动系统示意图，滤膜 固定在空心锥形振荡管的顶部，锥形振荡管的底部固定在 底座上。系统工作时，底座不振动，滤膜随振荡管在驱动 系统（图中未画出）的驱动下一起振动。含尘大气通过滤 膜时，颗粒物沉积在滤膜上，导致振动系统的固有频率发生变化。测量出 振动系统一定时间间隔前后的固有频率，就可推算出这段时间内大气颗粒 物的平均浓度。假设驱动系统的频率始终可覆盖振动系统的固有频率变化 范围，下列说法正确的是 ( ) 17 A.驱动频率一直增大，振荡管的振幅一直增大 B.驱动频率增大，锥形振荡管的振动频率不变 C.锥形振荡管的振幅仅与驱动频率有关 D.驱动频率越接近锥形振荡管的固有频率，锥形振荡管的振幅越大 【解析】 锥形振荡管做受迫振动，锥形振荡管的振幅与驱动频率和系统 的固有频率都有关，故选项C错误；锥形振荡管做受迫振动，振动频率等 于驱动频率，驱动频率越接近锥形振荡管的固有频率，锥形振荡管的振幅 越大，故选项 错误，D正确。 √ 18 4.（多选）[2026江西南昌期末考试]如图为两个单摆的共振曲线，以下说法 正确的是( ) AD A.若图为两单摆放在同一地点的两个共振曲线，则可 推知甲、乙两单摆的摆长之比为 B.若图为两单摆放在同一地点的两个共振曲线，则可 推知甲、乙两单摆的摆长之比为 C.若图为摆长相同的两单摆在不同的星球上的共振曲 线，则甲、乙两单摆所处星球的重力加速度之比为 D.若图为摆长相同的两单摆在不同的星球上的共振曲 线，则甲、乙两单摆所处星球的重力加速度之比为 19 【解析】 由题图可知，两单摆的固有频率为， ，结合 ，可知 ，若题图为两单摆放在同一地点的两个共振曲线，根 据可得 ，故A正确，B错误；若题图为摆长相同的两单摆 在不同的星球上的共振曲线，设甲、乙两单摆所处星球的重力加速度分别 为、，根据可得 ，故C错误，D正确。 20 基础转化点3共振现象 AI解读能根据驱动力频率与固有频率是否相等,判断是否共振,并解释振幅变化,会结合共振曲线分析实际问题;常见于乐器、机械、桥梁等情境。 5.(2026河北邯郸高二期中)为了提高松果的采摘率和工作效率,人们通常会使用采摘器,通过采摘器振动头振动而摇动树干,使得松果脱落,要使落果效果最好,应调节振动头的振动频率(　　) A.越大越好 B.越小越好 C.可以为任意频率 D.等于树干的固有频率 D 解析 通过采摘器振动头振动而摇动树干,使得松果脱落,要使落果效果最好,应使树干发生共振,应调节振动头振动频率等于树干的固有频率。故选D。 重难探究　能力素养全提升 命题角度 共振现象的理解及共振曲线的应用 如图所示,共振曲线直观地反映了物体做受迫振动的振幅与驱动力频率的关系。 (1)当驱动力的频率f偏离固有频率f0较大时,受迫振动的振幅较小。 (2)当驱动力的频率f等于固有频率f0时,受迫振动的振幅最大。 例题1如图甲所示,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形支架的下面系着一个弹簧和小球组成的弹簧振子,小球浸没在水中。当圆盘静止时,让小球在水中振动,小球将做阻尼振动。现使圆盘以不同的频率振动,测得共振曲线如图乙所示。g取 9.86 m/s2,π取3.14。 (1)当圆盘以0.4 s的周期匀速转动,经过一段时间后,小球振动达到稳定,它振动的频率是多少? (2)若一个单摆的摆动周期与小球发生共振时的周期相同,该单摆的摆长约为多少?(结果保留三位有效数字) 解析 (1)小球振动达到稳定时周期为0.4 s,频率为2.5 Hz。 (2)由题图乙可以看出单摆的固有频率为0.3 Hz,周期为 s,由单摆的周期公式T=2π,解得l= m=2.78 m。 答案 (1)2.5 Hz　(2)2.78 m 例题2(多选)如图所示,一根绷紧的水平绳上挂五个摆①,摆球质量均相同,其中A、E摆长均为l③,先让A摆振动起来,其他各摆随后也跟着振动起来②,则稳定后(　　) A.其他各摆振动的周期跟A摆相同 B.其他各摆振动的振幅大小相等 C.其他各摆振动的振幅大小不同,E摆的振幅最大 D.B、C、D三摆振动的振幅大小不同,B摆的振幅最小 ACD 解析 A摆振动后迫使水平绳振动,水平绳又迫使B、C、D、E四摆做受迫振动,由于物体做受迫振动的周期总是等于驱动力的周期,因此B、C、D、E四摆振动的周期跟A摆相同。驱动力的频率等于A摆的固有频率 fA=,其余四摆的固有频率与驱动力的频率关系为fB=≈1.41fA, fC=≈0.82fA,fD=≈0.71fA,fE==fA。可见只有E摆的固有频率与驱动力的频率相等,发生共振现象,振幅最大,B、C、D三个摆均不发生共振,振幅各异,其中B摆的固有频率与驱动力的频率相差最大,所以它的振幅最小,故A、C、D正确,B错误。 [教你析题] 读取题干 获取信息 ① 五个摆的振动周期相同 ② A摆产生驱动力,其他摆做受迫振动 ③ A、E摆的固有周期相等 [教你破题] 学以致用　随堂检测全达标 基础练习 题型1 阻尼振动 1.（2026广东湛江联考）上海中心大厦内部的“上海慧眼”阻尼器（如图甲所示）重达一 千吨，有效抵御了大风对建筑的影响。该阻尼器沿水平方向做阻尼振动，振动图像如图 乙所示。关于该阻尼器的说法正确的是( ) D A.振动周期越来越小 B. 时的动能为零 C.时沿 轴负方向运动 D.振动的能量越来越小 32 【解析】 由题图可知，振动周期不变。 时正好经过平衡位置，速度最大，动能最大。 时图线切线的斜率为正，则沿 轴正方向运动。 由题图可知，阻尼器振动的振幅越来越小，则能量越来越小。 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； （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。 33 题型2 对受迫振动的理解 2. （2025山东德州期中）飞力士棒是一种轻巧的运动训练器材。 某型号的飞力士棒质量为、长度为、固有频率为 。如图所 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( ) D A.使用者用力越大，飞力士棒振动越快 B.无论手振动的频率如何，飞力士棒振动的频率始终为 C.随着手振动的频率增大，飞力士棒振动的幅度一定变大 D.要使飞力士棒产生共振，需要驱动该飞力士棒每分钟振动270次 34 【解析】 人用手振动该飞力士棒，让其做受迫振动，而受迫振动的频率与驱 动力的大小无关，其频率等于周期性外力的频率，而要使该飞力士棒产生共振，则驱动 力的频率需达到其固有频率，此时需要驱动该飞力士棒每分钟振动 次 次。 飞力士棒的频率始终等于驱动力的频率。 若手振动的频率大于飞力士棒的固有频率，则随着手振动的频率增大，飞力士棒 振动的幅度变小。 35 题型3 共振现象及其应用 3.（2026河北邯郸多校联考）一个共振筛示意图如图甲，该共振筛的共振曲线如图乙所 示。已知增大电动偏心轮的电压，可使偏心轮转速提高，增加筛子的质量，筛子的固有 周期随之增大。某段时间内偏心轮的转速是 ，下列说法正确的是( ) C A.共振筛此时的频率是 B.增大偏心轮的转速，可以使筛子的振幅增大 C.适当减小筛子的质量，可以使筛子的振幅增大 D.适当增大偏心轮的电压，可以使筛子的振幅增大 36 【解析】 偏心轮的转速是，其周期，故频率 ,共振 筛的频率与偏心轮的频率相同。 若增加偏心轮的转速，则共振筛的频率增大，根据题图乙可知，其振幅将减 小，增大电动偏心轮的电压，共振筛的振幅将减小。 减小筛子质量，可减小筛子的固有周期，则筛子的固有频率增大，大于 ，则 更靠近 ，可以使筛子振幅增大。 37 简谐运动、受迫振动和共振的比较 简谐运动 受迫振动 共振 受力情况 受回复力作用 受驱动力作用 受驱动力作用 振动周期 或频率 由系统本身性质决定，即 固有周期或固有频率 由驱动力的周期或频率决 定，即或 或 振动能量 振动物体的机械能不变 由产生驱动力的物体提供 振动物体获得的能 量最大 常见例子 弹簧振子或单摆 机械工作时底座发生的振动 共振筛、声音的共 鸣等 38 4.（2025湖北宜昌期中）洗衣机的脱水桶正常工作时非常平稳，当切断电源后，发现洗 衣机先是振动越来越剧烈，然后振动逐渐减弱，下列说法正确的是( ) D A.断电后，洗衣机做的是振幅不变的简谐运动 B.正常工作时，洗衣机脱水桶运转的频率与洗衣机的固有频率相等 C.正常工作时，洗衣机脱水桶运转的频率比洗衣机的固有频率小 D.当洗衣机振动最剧烈时，脱水桶的运转频率恰好等于洗衣机的固有频率 【解析】 洗衣机的振动先剧烈后减弱，说明振幅改变。 切断电源后，振动先加强后减弱，说明当洗衣机脱水桶正常工作时，转速较 快，洗衣机脱水桶运转的频率比洗衣机的固有频率大。 当振动最剧烈时，洗衣机发生了共振，脱水桶运转频率等于洗衣机的固有频率 （驱动力频率与固有频率相等时发生共振。）。 . . 39 5.（2026辽宁朝阳期末）图为两个单摆做受迫振动的共振曲线，则下列说法正确的是 ( ) A A.若两个受迫振动分别在月球上和地球上进行 ， 且摆长相等，则图线Ⅰ表示月球上单摆的共振曲线 B.若两个单摆的受迫振动是在地球上同一地点进行的，则 两个单摆的摆长之比 C.若摆长均约为 ，则图线Ⅰ是在地球上完成的 D.若两个单摆在同一地点均发生共振，图线Ⅱ表示的单摆 的能量一定大于图线Ⅰ表示的单摆的能量 40 【解析】 题图中振幅最大处对应的频率应与单摆的固有频率相等，从题图可以看 出，两单摆的固有频率分别为， ，当两单摆分别在月球和地球 上做受迫振动且摆长相等时，根据单摆的周期公式，变式可得 ， 则可知，越大，越大，因此可得，又因为 ，由此可知图线Ⅰ表示月 球上单摆的共振曲线。 若两个单摆的受迫振动是在地球上同一地点进行的，则 相同，摆长长的频率小， 根据，结合A项分析可得 。 若图线Ⅰ是在地球上完成的，根据，其中取，解得 。 单摆的能量除与振幅有关外，还与摆球的质量有关。 41 6.（多选）一钩码和一轻弹簧构成弹簧振子，可用如图甲所示的装置研究该弹簧振 子的受迫振动。匀速转动把手时，曲杆给弹簧振子一驱动力，使振子做受迫振动。 若保持把手不动，给钩码一向下的初速度，钩码便做简谐运动，振动图像如图乙所 示。当把手以某一速度匀速转动，振子做受迫振动达到稳定时，钩码的振动图像如 图丙所示。下列说法正确的是( ) 图甲 图乙 图丙 42 A.弹簧振子的固有周期为 B.驱动力的周期为 C.减小驱动力的周期，弹簧振子的振幅减小 D.增大驱动力的周期，弹簧振子的振幅减小 【解析】由题图乙可知弹簧振子的固有周期为 ，故A错误；由题图丙可知弹簧振 子做受迫振动的周期为，则驱动力的周期为 ，故B正确；由于弹簧振子的固有 周期小于驱动力的周期，所以减小驱动力的周期，当驱动力的周期接近弹簧振子的 固有周期时，弹簧振子的振幅增大，故C错误；由于弹簧振子的固有周期小于驱动力 的周期，当增大驱动力的周期时，弹簧振子的振幅减小，故D正确。 √ √ 43 7.[教材第58页“练习与应用”第3题改编]（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。某型号轿车的悬挂系统的固有周期是 ,这辆汽 车匀速通过某路口的条状减速带，如图所示，已知相邻两条减速带间的距离为 , 该车经过该减速带过程中，下列说法正确的是( ) BC A.当轿车以的速度通过减速带时，车身上下振动的频率为 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 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 44 【解析】当轿车以 的速度通过减速带时，车身上下振动的周期 ，则车身上下振动的频率为 ，选项A错误；车 身上下振动的频率与悬挂系统的固有频率越接近，车身上下振动的幅度越大，当驱 动力频率小于固有频率时车身上下振动的幅度大小和当驱动力频率 大于固有频 率时车身上下振动的幅度大小可能相同，故选项B正确，D错误；当轿车以 的速度通过减速带时，车身上下振动的频率为，又 ,解 得，因为悬挂系统的固有频率为， ，所以此时车身发 生共振，车身上下颠簸得最剧烈，选项C正确。 45 $