5 第二章 5.阻尼振动 受迫振动（PPT同步课件）-【学而思】2026-2027学年高二物理选择性必修第一册（教科版）

该高中物理课件围绕阻尼振动、受迫振动及共振展开，从自由振动引入，对比无阻尼与阻尼振动的图像及能量变化，再过渡到受迫振动的频率特性和共振现象，通过知识辨析和关键能力对比表搭建学习支架。 其亮点在于通过对比表系统梳理简谐运动、阻尼振动等类型的受力、振幅及周期特征，结合典例分析共振曲线与单摆周期计算，培养学生科学思维中的模型建构与科学推理能力。采用问题驱动与归纳总结的教学方法，既帮助学生深化运动和相互作用观念，也为教师提供结构化教学资源，提升教学效率。

1.自由振动 　　系统不受外力作用,只在自身回复力作用下的振动,称为自由振动。理想情况下(即不受 任何阻力,没有任何能量损耗)振幅保持不变,叫作无阻尼振动。自由振动的频率叫系统的固 有频率。 2.阻尼振动 　　系统在振动过程中受到摩擦及空气阻力等的作用,振动逐渐减弱,即振幅逐渐减小,振动 能量逐步转变为其他能量。 知识点 1 阻尼振动 5 阻尼振动　受迫振动 必备知识 清单破 第1讲　描述运动的基本概念 3.无阻尼振动和阻尼振动的图像 第1讲　描述运动的基本概念 1.驱动力 　　如果用周期性的外力作用于振动系统,补偿系统的能量损耗,使系统持续等幅地振动下 去,这种周期性的外力叫作驱动力。 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 　　做受迫振动的物体振动稳定后,其振动频率等于驱动力的频率,与物体的固有频率无关。 4.共振 　　驱动力的频率等于振动物体的固有频率时,受迫振动的振幅最大,这种现象叫作共振。 知识点 2 受迫振动 第1讲　描述运动的基本概念 5.共振曲线 如图为受迫振动的振幅A与驱动力频率f的关系,其中f0为振动物体的固有频率。   　　可以看出:当驱动力的频率f等于振动物体的固有频率f0时,振幅最大;驱动力的频率f跟固 有频率f0相差越大,振幅越小。 第1讲　描述运动的基本概念 1.共振的应用 在需要利用共振时,应使驱动力频率接近或等于振动系统的固有频率。 2.共振的防止 在需要防止共振时,应使驱动力频率远离振动系统的固有频率。 知识点 3 共振的应用与防止 第1讲　描述运动的基本概念 知识辨析 1.只有发生共振时,受迫振动的频率才等于驱动力的频率吗? 2.单摆在周期性外力作用下做受迫振动,其振动周期与单摆的摆长有关吗? 3.强烈地震可以导致很多建筑物倒塌,不同建筑物在地震中的振动周期是否相同? 第1讲　描述运动的基本概念 一语破的 1.不是。物体做受迫振动达到稳定后,振动的频率等于驱动力的频率,与是否发生共振无关。 2.无关。单摆在周期性外力作用下做受迫振动,其振动周期等于驱动力的周期,与单摆的摆长 无关。 3.相同。地震中的所有建筑物均做受迫振动,受迫振动的周期等于驱动力的周期,所以地震中 建筑物的振动周期都相同。 第1讲　描述运动的基本概念 关键能力 定点破 　　简谐运动是一种理想化的物理模型,物体振动过程中的一切阻力都不考虑,因此实际中 并不存在;阻尼振动是考虑阻力影响的振动;受迫振动是物体在驱动力作用下的振动;共振则 是一种特殊的受迫振动。 定点 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 受阻力和驱动力作用 受阻力和驱动力作用 振幅 不变 变小 稳定后不变 最大 振动周期 (或频率) 由振动系统本身 决定,即固有周 期(或固有频率) 由振动系统本身 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 T受=T驱(或f受=f驱) T驱=T固(或f驱=f固) 第1讲　描述运动的基本概念 振动图像     形状不确定 形状不确定 振动能量 振动系统的机械 能不变 振动系统的机械 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 常见例子 弹簧振子或单摆 (摆角在5°左右) 用力敲锣,锣面 的振动 钟摆的摆动 共振筛 第1讲　描述运动的基本概念 典例　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振动系统,小球浸没在水中。当圆盘静止 时,让小球在水中振动,球将做阻尼振动。现使圆盘以不同的频率转动,测得小球的共振曲线 如图乙所示【1】。(重力加速度g=9.86 m/s2,π=3.14) 甲 乙 (1)若圆盘以0.4 s的周期匀速转动【2】,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)若一个单摆的振动周期与小球做阻尼振动的周期【3】相同,该单摆的摆长约为多少?(结果 保留3位有效数字) 典例 第1讲　描述运动的基本概念 信息提取    【1】小球做阻尼振动的固有频率是0.3 Hz; 【2】驱动力的周期是0.4 s; 【3】即固有周期,为T=  s。 第1讲　描述运动的基本概念 思路点拨    (1)小球做受迫振动的驱动力来源于圆盘的转动,稳定后,小球做受迫振动的频率 等于驱动力的频率【4】,与小球的固有频率无关; (2)由图乙读出小球的固有频率,得出其固有周期,即得到单摆的周期,根据单摆周期公式T=2π  【5】,可得单摆的摆长。 第1讲　描述运动的基本概念 解析    (1)小球在圆盘的带动下做受迫振动,圆盘转动周期是0.4 s,驱动力的频率f=  Hz=2.5 Hz ,所以小球振动达到稳定时,振动频率为2.5 Hz(由【4】得到)。 (2)单摆振动周期为T=  s(由【3】得到), 摆长l= ≈2.78 m(由【5】得到)。 第1讲　描述运动的基本概念 答案    (1)2.5 Hz (2)2.78 m 第1讲　描述运动的基本概念 $