第2章 6 受迫振动 共振（PPT课件）-【未来密码】2026-2027学年高中物理选择性必修第一册关键能力提升同步课件（人教版）

该高中物理课件聚焦“受迫振动 共振”核心内容，涵盖阻尼振动、受迫振动及共振三大探究模块，通过秋千阻尼振动、弹簧振子受迫振动等实验情境导入，衔接简谐运动知识，以概念辨析、实验探究和典例训练搭建学习支架。 其亮点在于以科学探究为主线，结合科学思维（模型建构、推理）与物理观念（运动、能量），通过思维导图梳理知识、表格对比振动类型，辅以典例及对标训练，助力学生提升探究能力与思维品质，教师可直接用于结构化教学。

6 受迫振动　共振 定标-关键能力与核心素养 未来密码 高中物理关键能力提升 选修第一册 第二章 机械振动 考情揭秘 直击能力 定标素养 基本考查点 固有振动、阻尼振动和受迫振动的含义；参考系的选择 1.知道什么是固有振动、阻尼振动和受迫振动，会用能量观点分析阻尼振动的振幅变化和受迫振动的共振现象。 2.通过实验认识固有频率、驱动力频率与受迫振动频率之间的区别和联系。 3.了解产生共振的条件，认识共振是受迫振动的一种特殊情况。 4.能够根据实际生活中的振动特点，分析受迫振动、共振在生产生活中的利弊。 建立观念，以物理学视角说明如何建构固有振动、阻尼振动和受迫振动的科学概念； 辩证的理解固有频率、驱动力频率与振动频率之间的区别和联系； 通过观察体会产生共振的条件，经历思维探究过程； 树立具体问题具体分析的科学态度，体会新概念和规律的建立过程，物理模型在物理学研究过程中的意义。 强化科学思维，体会数形结合和守恒与转化的思想。 重点及难点 产生共振的条件； 理解固有频率、驱动力频率与受迫振动频率之间的区别和联系 题型及难度 选择题为主， 难度中等 2 本课时主要内容 未来密码 高中物理关键能力提升 选修第一册 第二章 机械振动 3 知识导航 未来密码 高中物理关键能力提升 选修第一册 第二章 机械振动 【答案】-kx　Asin(ωt+φ)　定值　 　减小　驱动频率 4 探究1　了解阻尼振动 未来密码 高中物理关键能力提升 选修第一册 第二章 机械振动 【问题导入】   如图所示，一位小男孩推着妹妹荡秋千。如果男孩开始时只推了妹妹一次，使妹妹荡起秋千。注意观察秋千来回的幅度。   【思考与讨论】 你会发现秋千的振动有什么变化？为什么会出现这种现象？ 秋千在振动的过程中振幅逐渐减小，最后停止振动。这是因为秋千在振动过程中受到空气阻力作用，振动的能量逐渐减少，因而振幅不断减小，最后停下来． 【概念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． 5 探究1　了解阻尼振动 未来密码 高中物理关键能力提升 选修第一册 第二章 机械振动   【思考与讨论】 上述千秋其实做的就是阻尼振动，它的频率变化吗？等于固有频率吗？能否再举例说明？ 阻尼振动的频率不变，其频率为固有频率，由系统本身决定．例如：用力敲锣，由于锣受到空气的阻尼作用，振幅越来越小，锣声减弱，但音调不变． 【概念2】阻尼振动 系统受到摩擦力或其他阻力的作用时，我们说振动受到了阻尼．如图所示，这种振幅随时间逐渐减小的振动称为阻尼振动． 6 【典例1】 探究1　了解阻尼振动 【必备知识】固有振动、固有频率和阻尼振动的基本概念. 未来密码 高中物理关键能力提升 选修第一册 第二章 机械振动 如图所示,一铁块通过轻质弹簧挂在横梁AB上,现把铁块向下拉一小段距离后释放,较长一段时间内,由于存在空气阻力,严格来讲,铁块的机械振动不是简谐运动,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 7 【关键能力】 探究1　了解阻尼振动 【答案】B 【解题思路】 未来密码 高中物理关键能力提升 选修第一册 第二章 机械振动 8 【探究总结】 探究1　了解阻尼振动 未来密码 高中物理关键能力提升 选修第一册 第二章 机械振动 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. 阻尼振动考虑阻力的影响,是更接近实际的一种运动. 3. 物体做阻尼振动时,振幅虽不断减小,但振动的频率仍由系统自身的结构特点决定,并不会随振幅的减小而变化. 4. 阻尼振动若在一段不太长的时间内振幅没有明显的减小,可以把它当成简谐运动来处理.即使是阻尼振动,也有平衡位置,而且此时加速度为0,所受合力为0.另外,阻尼振动振幅减小的快慢跟所受阻力的大小有关,阻力越大,振幅减小得越快. 9 【对标训练1】 探究1　了解阻尼振动 未来密码 高中物理关键能力提升 选修第一册 第二章 机械振动 (教材改编题)如图所示是单摆做阻尼振动的位移—时间图像,摆球在P与N时刻具有相同的(　　) 速度 B. 加速度 C. 重力势能 D. 机械能 10 探究1　了解阻尼振动 【答案】C 【解题思路】 【易错提醒】能量(包括势能)是标量,与速度方向无关. 未来密码 高中物理关键能力提升 选修第一册 第二章 机械振动 11 【问题导入】 探究2　研究受迫振动 未来密码 高中物理关键能力提升 选修第一册 第二章 机械振动 如图所示的实验装置为一挂在曲轴上的弹簧振子，用手摇动摇柄，利用摇杆上的折扣带动细线的上端做小幅度的圆周运动，从而给弹簧的上端提供一个周期性的上、下外力，观察振子的振动情况，并记录下来。 12 探究2　研究受迫振动 未来密码 高中物理关键能力提升 选修第一册 第二章 机械振动 【思考与讨论】 (1)转动手柄，弹簧振子的振动属于什么振动？ (2)匀速摇动手柄时，观察到振幅有什么变化？为什么？ (3)用不同的转速匀速转动手柄，即改变手摇动摇柄的频率（驱动力的频率），观察振子的振动快慢，即振动频率（受迫振动的频率）变化情况，你能得出什么结论？ 　(1)阻尼振动　受迫振动　(2)振子能够持续振动，振幅不变。提供系统外力，补偿系统损失的能量　(3)转速大时弹簧振子振动得快。说明弹簧振子振动的周期和频率由手柄转速决定。 【概念3】受迫振动 (1)驱动力：作用于振动系统的，使系统振动维持下去的，周期性的外力． (2)受迫振动 ①定义：系统在驱动力作用下的振动． ②受迫振动的频率(周期) 做受迫振动的物体，其振动频率(周期)总等于驱动力的频率(周期)，与系统的固有频率(周期)无关． 13 【典例2】 探究2 研究受迫振动 【必备知识】受迫振动基本概念及驱动力频率(周期)和受迫振动频率(周期)的关系. 未来密码 高中物理关键能力提升 选修第一册 第二章 机械振动   如图所示,曲轴上悬挂一弹簧振子,转动摇把,曲轴可以带动弹簧振子上下振动.开始时不转动摇把,而让振子自由上下振动,测得其频率为2 Hz,然后匀速转动摇把,转速为240 r/min,当振子振动稳定时,它振动的周期为(　　)   A. 0.5 s B. 0.25 s C. 2 s D. 4 s 14 【关键能力】 探究2 研究受迫振动 【答案】B　 【解题思路】 未来密码 高中物理关键能力提升 选修第一册 第二章 机械振动 15 探究2 研究受迫振动 【探究总结】 未来密码 高中物理关键能力提升 选修第一册 第二章 机械振动 16 【对标训练2】 探究2 研究受迫振动 未来密码 高中物理关键能力提升 选修第一册 第二章 机械振动 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. 打点计时器接通电源后,振针的振动 C. 小孩睡在自由摆动的吊床上,小孩随着吊床一起摆动 D. 弹簧振子在竖直方向上沿竖直方向振动 17 探究2 研究受迫振动 【答案】B 【解题思路】 【易错提醒】受迫振动频率=驱动力频率,与固有频率无必然联系. 未来密码 高中物理关键能力提升 选修第一册 第二章 机械振动 18 探究3　共振的理解与运用 未来密码 高中物理关键能力提升 选修第一册 第二章 机械振动 【问题导入】 如图所示，装置由PVC支架、塑料彩虹弹簧圈、塑料驱动杆、振动片组成，把彩虹弹簧圈上端连接到驱动杆的B端，把一个质量稍大的环形塑料片作为振动片，固定在彩虹弹簧圈的下端。可以发现，只要用手不断向下敲打驱动杆的A端（A端受力向下会引起B端上升，再带动弹簧圈上升；同样A端不受力时，弹簧圈和振动片会把B端下拉而引起A端上升），驱动杆就能带动弹簧圈和振动片发生受迫振动。 现某同学改变敲打的频率，能看到弹簧圈底部振动片上下振动的频率也在改变。学生采用较慢、适中、较快的敲打频率，观察到振动片对应振动频率的情况如下表： 敲打频率 较慢 适中 较快 在某一确定敲打频率时 观察到的受迫振动频率 较慢 适中 较快 振动片增幅最大       上述现象应如何解释？ 19 探究3　共振的理解与运用 未来密码 高中物理关键能力提升 选修第一册 第二章 机械振动 【思考与讨论】 1.当驱动力的频率从0逐渐增大的过程中，发现环形塑料片的振幅不断变化，若以振幅A为纵轴，那么以哪个物理量为横轴？请定性绘制该图像。 2.在（1）绘制的图像中，环形塑料片发生共振时，驱动力的频率有什么特征？ 20 【典例3】 探究3　共振的理解与运用 【必备知识】弹簧振子位移的概念及弹簧振子的特点. 未来密码 高中物理关键能力提升 选修第一册 第二章 机械振动   (教材改编题)如图所示的装置中,在曲轴AB上悬挂一个弹簧振子,若不转动把手C,让其上下振动,周期为T1,若使把手以周期T2(T2>T1)匀速转动,当运动都稳定后,则(　　) 21 【关键能力】 探究3　共振的理解与运用 【答案】D　 【解题思路】 未来密码 高中物理关键能力提升 选修第一册 第二章 机械振动 22 探究3　共振的理解与运用 【探究总结】 未来密码 高中物理关键能力提升 选修第一册 第二章 机械振动 1. 发生共振的条件:f驱=f固,即驱动力的频率等于振动系统的固有频率. 2. 共振曲线:如图所示. 当驱动力的频率与物体的固有频率相等时,受迫振动的振幅最大. 3. 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加,从而振幅达到最大. (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,振幅才不再增加. 4. 共振的应用和防止 (1) 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、音箱等. (2) 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:火车过桥时要放慢速度、军队过桥时用便步行走等. 5. 自由振动、受迫振动和共振的比较 振动类型 自由振动 受迫振动 共振 受力情况 仅受回复力 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(T0)或固有频率(f0) 由驱动力的周期或频率决定,即T=T驱或f=f驱 T驱=T0或f驱=f0 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 振动物体获取的能量最大 常见例子 弹簧振子、单摆 机械工作时底座的振动 共振筛、声音的共鸣等 23 【对标训练3】 探究3　共振的理解与运用 未来密码 高中物理关键能力提升 选修第一册 第二章 机械振动 (教材改编题)如图所示,在张紧的绳上挂3个单摆,1摆振动后,其余两摆在1摆的驱动下也振动起来.稳定后,2、3两摆的振幅A和频率f关系正确的是(　　) A. A2=A3 B. A2<A3 C. f2=f3 D. f2<f3 24 探究3　共振的理解与运用 【答案】C 【解题思路】 【易错提醒】无论共振与否,驱动力频率(周期)等于受迫振动频率(周期),但只有共振时,驱动力频率(周期)才等于固有频率(周期),此时振幅最大. 未来密码 高中物理关键能力提升 选修第一册 第二章 机械振动 25 $