第二章 6 受迫振动 共振（配套课件PPT）-【步步高】2025-2026学年高二物理选择性必修第一册学习笔记（人教版 浙江专版）

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、受迫振动的概念及共振现象，从生活振动实例导入，通过能量观点分析阻尼振动特点，逐步过渡到受迫振动规律，最终探究共振条件与应用，形成连贯知识支架。 其亮点在于融合物理观念与科学思维，借助对比表格（如三种振动类型对比）和生活实例（共振筛、飞力士棒）帮助学生建构模型，通过习题解析强化科学推理。学生能提升知识应用能力，教师可依托系统内容与对点练习提高教学效率。

受迫振动　共振 6 第 二 章 1.知道什么是固有振动和阻尼振动，会用能量的观点分析阻尼振动的特点。 2.知道什么是受迫振动，会分析受迫振动的特点(重点)。 3.知道共振现象，掌握共振产生的条件，知道共振的应用和危害(重难点)。 学习目标 内容索引 课时对点练 一、振动中的能量损失 二、受迫振动 三、共振现象及其应用 < 一 > 振动中的能量损失 1.固有振动和固有频率 (1)固有振动：振动系统在　　　　　　　的情况下的振动。 (2)固有频率：　　　振动的频率。 2.阻尼振动 (1)阻尼振动：振动系统受到　　　作用时，　　　随时间逐渐减小的振动，其振动图像如图所示。 没有外力干预 固有 阻碍 振幅 (2)振动系统能量衰减的两种方式 ①振动系统受到　　　阻力作用，机械能逐渐转化为　　　。 ②振动系统引起邻近介质中各质点的振动，能量向四周辐射出去，从而自身的机械能　　　。 摩擦 内能 减少 　 (多选)关于阻尼振动，以下说法中正确的是 A.机械能不断减小 B.动能不断减小 C.振幅不断减小 D.一定不是简谐运动 例1 √ 阻尼振动是振幅不断减小的振动，故阻尼振动一定不是简谐运动，而振幅是振动能量的标志，故阻尼振动中机械能也不断减小，但动能在振动过程中是不断变化的，无法比较其大小，故A、C、D正确，B错误。 √ √ 　 　如图所示是一单摆做阻尼振动的x－t图像，则此单摆的摆球在图中P与N时刻的 A.速率vP>vN B.重力势能EpP>EpN C.机械能EP<EN D.受到的拉力FP＝FN 针对训练1 √ 摆球在P时刻的振幅大于N时刻的振幅，所以机械能EP>EN，由于两个时刻的位移大小相等，所以高度相等，则重力势能相等，即EpP＝EpN，则动能EkP>EkN，所以速率vP>vN；将摆球所受重力沿细线方向和垂直细线方向进行分解，细线拉力和重力沿细线方向的分力的合力提供向心力，重力垂直细线方向的分力提供回复力，重力的两个分力与摆球运动速度无关，摆球速度越大，需要的向心力越大，细线的拉力就越大，即FP>FN，故选A。 返回 阻尼振动的能量特点 物体在做阻尼振动的过程中，总机械能逐渐减小，物体位移大小相等时，势能大小相等，但动能与上一次相比将减小。 总结提升 < 二 > 受迫振动 1.驱动力 阻尼振动最终要停下来，为了使系统持续振动下去，使周期性的外力作用于振动系统，外力对系统做功，补偿系统的能量损耗，这种　　　 的外力叫作驱动力。 2.受迫振动 (1)定义：系统在　　　　作用下的振动。 (2)受迫振动的频率(周期) 物体做受迫振动达到稳定后，其振动频率总等于　　　　的频率，与物体的固有频率　　　。 周期性 驱动力 驱动力 无关 　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.小孩睡在自由摆动的吊床上，小孩随着吊床一起摆动 C.打点计时器接通电源后，振针的振动 D.弹簧振子在竖直方向上上下振动 例2 √ 受迫振动是振动物体在周期性驱动力作用下的运动，故C正确。 总结提升 类型 项目 固有振动 阻尼振动 受迫振动 概述 振动图像(x－t图像)是一条正弦曲线 振幅逐渐减小的振动 振动系统在驱动力作用下的振动 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 固有频率 驱动力频率 振幅 不变 减小 大小不确定 总结提升 类型 项目 固有振动 阻尼振动 受迫振动 振动 图像     形状不确定 振动 能量 振动物体的机械能不变 机械能逐渐减小 驱动力对振动系统做功，补偿系统的能量损耗 返回 总结提升 类型 项目 固有振动 阻尼振动 受迫振动 常见 例子 弹簧振子或单摆 敲锣打鼓时发出的声音越来越弱 机器运转时底座发生的振动 < 三 > 共振现象及其应用 1.共振 当驱动力的频率　　　物体的固有频率时，物体做受迫振动的振幅达到 　　　　，这种现象称为共振。 2.共振曲线(如图所示) 说明：f＝f0时发生共振；f>f0或f<f0时，f与f0相差越大，振幅越小。 等于 最大值 3.共振的利用与防止 (1)利用：要利用共振，就应尽量使驱动力的频率与物体的固有频率　　。如共振筛、共振转速计等。 (2)防止：在需要防止共振危害时，要尽量使驱动力的频率和固有频率__ 　　　，而且相差　　　(选填“越多”或“越少”)越好。如：部队行军过桥时应便步走。 说明：共振是物体做受迫振动时的一种特殊现象。 一致 不 相等 越多 　 (2024·金华市高二期末)如图所示，振动桩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都相同 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.为保障打桩机机身稳定，桩锤的振动频率应尽量接近机身的固有频率 例3 √ 针对不同土体，由于固有频率可能不同，所以最有利于沉桩的桩锤振动频率可能不同，故A错误； 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； 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； 为保障打桩机机身的稳定，应尽量使桩锤的振动频率与机身的固有频率不相等，故D错误。 　共振筛由偏心轮、筛子、弹簧等组成，偏心轮转动过程给筛子一个驱动力，如图甲所示。该共振筛的共振曲线如图乙所示。已知增大电压，可使偏心轮转速提高，增加筛子质量，可增大筛子的固有周期，已知12 V电压下偏心轮的转速为30 r/min，则下列说法中正确的是 A.电压为12 V时，筛子实际振动的频率 　是0.8 Hz B.电压从12 V开始减小，筛子有可能会 　共振 C.保持12 V电压不变，减小筛子的质量，筛子有可能会共振 D.若只改变电压，筛子的固有周期不变，仍为1.25 s 例4 √ 电压为12 V时，筛子实际振动的频率是f＝ Hz＝0.5 Hz，故A错误； 由题图乙知，当频率为0.8 Hz时，发生共振，即筛子的固有频率为f0＝0.8 Hz，根据题意，电压从12 V开始减小，偏心轮转速降低，频率减小，筛子不可能会共振，故B错误； 保持12 V电压不变，偏心轮转速不变，频率不变，减小筛子的质量，筛子固有周期减小，固有频率增大，筛子不可能会共振，故C错误； 根据题意，筛子的固有周期与电压无关，筛子的固有周期T0＝＝1.25 s， 故D正确。 　 　 (2024·浙江省金兰教育合作组织高二期中)用扁担挑水时，有时桶里的水会荡得厉害，甚至从桶中溅出来。如图，农夫肩上的扁担与木桶(含水)的固有频率是2 Hz，下列说法正确的是 A.农夫走路的步频越慢，桶里的水晃动得越剧烈 B.农夫走路的步频越快，桶里的水晃动得越剧烈 C.农夫走路时扁担与木桶(含水)上下振动的频率与农夫的步频无关 D.当发现桶里的水晃得很厉害时，适当的把步频加快可减小水的晃动 针对训练2 √ 当农夫走路的步频与桶里的水晃动的固有频率相等时会出现共振，此时水晃动得最剧烈，则农夫走路的步频过快或过慢都不一定使桶里的水晃动得越剧烈，选项A、B错误； 农夫走路时扁担与木桶(含水)上下振动的频率与农夫的步频相等，选项C错误； 当发现桶里的水晃得很厉害时，说明水晃动的固有频率与农夫走路的步频相等从而出现了共振，所以适当地把步频加快或放慢都可减小水的晃动，选项D正确。 返回 < 四 > 课时对点练 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 答案 B AD D C C AD A BD 题号 9 10 11 答案 B AC BD 对一对 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 考点一　振动中的能量损失 1.由于存在空气阻力，严格来讲，任何物体的机械振动都不是简谐运动，在振动过程中 A.振幅减小，周期减小，机械能减小 B.振幅减小，周期不变，机械能减小 C.振幅不变，周期减小，机械能减小 D.振幅不变，周期不变，机械能减小 基础对点练 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 答案 由于存在空气阻力，振动系统在振动过程中机械能逐渐减小，转化为内能，振幅逐渐减小，而振动系统的振动周期与本身结构有关，为固有周期，故周期不变，选项B正确。 2.(多选)将一个电动传感器接在计算机上，就可以测量快速变化的力，用这种方法测得某单摆摆动时悬线上拉力的大小随时间变化的曲线如图所示。某同学由此图线提供的信息作出了下列判断 A.t＝0.2 s时摆球正经过最低点 B.t＝1.1 s时摆球正经过最低点 C.摆球摆动过程中机械能守恒 D.摆球摆动的周期是T＝1.2 s √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 答案 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 答案 当摆球运动到最低点时，拉力最大，摆球运动到最高点时，拉力最小，相邻两次通过最低点经历的时间是半个周期，由题图可知T＝1.2 s，则A、D正确，B错误； 从题图来看，每次经过最低点时与上次相比悬线的拉力变小，可知速度变小，故这个振动是有阻尼的振动，机械能不守恒，C错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 答案 考点二　受迫振动和共振 3.关于受迫振动，下列说法正确的是 A.为了防止桥梁发生共振而坍塌，部队要齐步通过桥梁 B.鼓手随音乐敲击鼓面时鼓面的振动是自由振动 C.洗衣机工作时机壳的振动频率等于其固有频率 D.唱歌时胸腔共鸣是由于声带振动激起空气柱振动传到胸腔引起的共振 √ 为了防止桥梁发生共振而坍塌，部队要散步通过桥梁，A错误； 鼓手随音乐敲击鼓面时鼓面的振动是受迫振动，B错误； 洗衣机工作时机壳的振动频率等于电机转动时所给的驱动力的频率，C错误； 唱歌时胸腔共鸣是由于声带振动激起空气柱振动传到胸腔引起的共振，D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 答案 4.(2024·绍兴市会稽联盟高二期中)如图所示，在一根张紧的水平绳上挂几个摆，其中A、E摆长相等。先让A摆振动起来，其他各摆随后也跟着振动起来，稳定后，则 A.其他各摆振动振幅与摆动周期均与A摆相同 B.其他各摆振动振幅大小相同，但摆动周期不同 C.其他各摆振动振幅大小不相同，E摆振幅最大 D.其他各摆振动周期大小不同，D摆周期最大 √ 先让A摆振动起来，其他各摆均在做受迫振动，稳定后则其他各摆摆动频率均与A摆相同，由f＝可知，其他各摆摆动周期均与A摆相同，根据题图可知，E摆的摆长与A摆的相同，即E摆的固有频率与A摆的驱动力的频率相等，E摆发生了共振，可知其他各摆振动振幅大小不相同，E摆振幅最大。故选C。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 答案 5.蜘蛛会根据丝网的振动情况感知是否有昆虫“落网”，若丝网的固有频率为200 Hz，则可判断 A.“落网”昆虫翅膀振动的频率越大，丝网的振幅越大 B.当“落网”昆虫翅膀振动的频率低于200 Hz时，丝网不振动 C.当“落网”昆虫翅膀振动的周期为0.005 s时，丝网的振幅最大 D.昆虫“落网”后，丝网按其固有频率200 Hz振动 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 答案 当昆虫翅膀振动频率等于丝网固有频率时，振幅最大，根据f＝＝200 Hz可知，昆虫翅膀振动的周期为0.005 s时，丝网的振幅最大，振动频率低于200 Hz时，丝网也会振动，故A、B错误，C正确； 昆虫“落网”后，丝网做受迫振动，振动频率由驱动力频率决定，即由昆虫翅膀振动频率决定，故D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 答案 6.(多选)(2021·浙江1月选考)为了提高松树上松果的采摘率和工作效率，工程技术人员利用松果的惯性发明了用打击杆、振动器使松果落下的两种装置，如图甲、乙所示。则 A.针对不同树木，落果效果最好的振动频 　率可能不同 B.随着振动器频率的增加，树干振动的幅 　度一定增大 C.打击杆对不同粗细树干打击结束后，树干的振动频率相同 D.稳定后，不同粗细树干的振动频率始终与振动器的振动频率相同 √ √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 答案 要使落果效果最好，应使振动器(打击杆)与树木共振，因不同树木的频率可能不同，所以振动器(打击杆)的振动频率也可能不同，A项正确； 只有当驱动力的频率与固有频率相等时振幅最大，所以振动器频率增加时树干振动的振幅不一定增大，B项错误； 不同粗细树干固有频率不一定相同，C项错误； 因树干做的是受迫振动，稳定后受迫振动的频率等于驱动力的频率，D项正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 答案 7.据史书记载：清朝时期，京城有户人家挂着的铜盘每天早晚轻轻自鸣，人们十分惊恐。当时有人判断，这是铜盘与皇宫早晚的钟声共鸣所致。后来把铜盘磨薄一些，它就不再自鸣了，声音的共振称为共鸣，把铜盘磨薄是为了改变 A.铜盘的固有频率 B.铜盘振动的振幅 C.铜盘发声所需的能量 D.皇宫敲钟引起的空气振动的频率 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 答案 钟声振动的频率与铜盘的固有频率相等时，铜盘会出现共鸣，把铜盘磨薄一些，从而改变了铜盘的固有频率，依据共振的特点，铜盘与皇宫早晚的钟声不再发生共振，即两者不再发生共鸣，故选A。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 答案 8.(多选)(2024·宁波市高二期末)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，如图甲，某型号的飞力士棒质量为600 g，长度为1.5 m，固有频率为4.5 Hz。如图乙，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.随着手振动的频率增大，飞力士棒振动的频率也变大 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.驱动该飞力士棒每分钟振动270次时，飞力士棒产生共振 √ √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 答案 人用手振动该飞力士棒，让其做受迫振动，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，故A错误，B正确； 只有当手振动的频率接近该飞力士棒的固有频率时，飞力士棒振动的幅度才会变大，当手振动的频率等于该飞力士棒的固有频率，即每分钟振动270次时，飞力士棒产生共振，故C错误，D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 答案 能力综合练 9.在学校实验室中有个实验仪器如图甲所示，五个摆悬挂于同一根绷紧的水平绳上，B摆和E摆的摆长相等。如图乙所示是E单摆做受迫振动时的共振曲线，它表示振幅与驱动力的频率的关系(摆角不超过5°，重力加速度g取10 m/s2，π2＝10)，则 A.C摆的固有频率大于0.5 Hz B.E单摆的摆长的大小为1 m C.让B摆先摆动起来，振动稳定后C单摆的振幅最大 D.将此装置移至月球上再做实验，E摆共振曲线“峰”的位置不变 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 答案 由题图乙可知，E摆的固有频率等于0.5 Hz，而C摆的摆长大于E摆，根据单摆的周期公式可得C摆的固有周期大于E摆的固有周期，C摆的固有频率小于E摆的固有频率，故A错误： 根据单摆的周期公式T＝2π，T＝，可得l＝1 m，故B正确； 由于B摆和E摆的摆长相等，所以让B摆先摆动起来，振动稳定后E单摆的振幅最大，故C错误； 将此装置移至月球上再做实验，重力加速度减小，固有频率减小，所以E摆共振曲线“峰”的位置左移，故D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 答案 10.(多选)(2024·浙江省高二阶段练习)如图所示为两个单摆受迫振动的共振曲线，重力加速度g取10 m/s2，π2＝10，则下列说法正确的是 A.若两个受迫振动分别在月球上和地球上进行， 　且摆长相同，则图线Ⅰ表示月球上单摆的共振 　曲线 B.若两个受迫振动是在地球上同一地点进行的， 　则两个摆长之比约为LⅠ∶LⅡ＝1∶6 C.图线Ⅱ若表示是在地球上完成的，则该单摆摆长约为1 m D.若摆长均为1 m，则图线Ⅰ表示是在地球上完成的 √ √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 答案 月球上的重力加速度比地球上的重力加速度小，根据T＝2π可知，若 两个受迫振动分别在月球上和地球上进行，且摆长相同，则在月球上的周期较大，频率较小，则图线Ⅰ表示月球上单摆的共振曲线，选项A正确； 若两个受迫振动是在地球上同一地点进行的，则两个单摆频率之比 fⅠ∶fⅡ＝0.2∶0.5＝2∶5，根据T＝＝2π，则摆长之比约为LⅠ∶LⅡ ＝25∶4，选项B错误； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 答案 图线Ⅱ若表示是在地球上完成的，则该单摆周期TⅡ＝ s＝2 s，摆长L＝＝1 m，选项C正确； 由C的分析可知，若摆长均为1 m，则图线Ⅱ表示是在地球上完成的，选项D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 答案 11.(多选)如图所示，曲轴上挂一个弹簧振子，转动摇把，曲轴可带动弹簧振子上下振动。开始时不转动摇把，让振子自由振动，测得其频率为2 Hz。现匀速转动摇把，转速为240 r/min。则 A.当振子振动稳定时，它的振动周期是0.5 s B.当振子振动稳定时，它的振动周期是0.25 s C.当摇把转速为240 r/min时，弹簧振子的振幅最大，若减小摇把转速， 　弹簧振子的振幅一定减小 D.若摇把转速从240 r/min逐渐减小到120 r/min，弹簧振子的振幅逐渐增大 √ √ 摇把的转速为n＝240 r/min＝4 r/s，它的周期T＝ s＝0.25 s，转动 摇把时，弹簧振子做受迫振动，振动周期等于驱动力的周期，当振子振动稳定时，它的振动周期是0.25 s，故A错误，B正确； 弹簧振子的固有周期T固＝ s＝0.5 s，当n＝240 r/min时，驱动力 周期是0.25 s，振子没有发生共振，此时弹簧振子的振幅不是最大，若减小摇把转速，振动周期变大，与固有周期接近时，弹簧振子的振幅会增大，故C错误； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 答案 当n＝120 r/min＝2 r/s时，驱动力周期是0.5 s，与固有周期相等，则若摇把转速从240 r/min逐渐减小到120 r/min，弹簧振子的振幅逐渐增大，故D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 答案 返回 本课结束 第 二 章 $