第2章 第6节 受迫振动 共振（PPT课件）-【满分思维·一本通】2026-2027学年高中物理选择性必修第一册（人教版）

第二章 机械振动 6　受迫振动　共振 　 　　知识点一　固有振动、阻尼振动 1. 固有振动和固有频率 （1）固有振动：振动系统在不受外力作用下的振动。其周期、频率与振幅 无关，仅由系统自身决定。 （2）固有频率：固有振动的频率。 （1）阻尼：当振动系统受到阻力的作用时，振动受到了阻尼。 （2）阻尼振动：振幅逐渐减小的振动，如图所示。 （3）阻尼振动系统能量衰减的方式 ①振动系统受到摩擦阻力的作用，使振动系统的机械能逐渐转化为内能。 ②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。 2. 阻尼振动 （4）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，并不随振幅的减小而变化。 知识点二　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 （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） 物体做受迫振动达到稳定后，其振动频率总等于驱动力的频率，与系统的 固有频率无关。 知识点三　共振 1. 定义 驱动力的频率f等于系统的固有频率f0时，受迫振动的振幅最大，这种现象 叫作共振。 2. 共振曲线（如图所示） 　 　　培优点1　认识阻尼振动中的不变量和变量 [典例1]　[多选]将一个电动传感器接到计算机上，就可以测量快速变化的 力，用这种方法测得的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。某同学由此图像提供的信息做出的下列判断正确的是（　　） 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减小 D. 摆球摆动的周期是T＝1.4 s √ √ [解析]　t＝0.2 s时F最大，摆球速度最大，正经过最低点，A正确；t＝1.1 s时F最小，摆球在最高点，B错误；摆球经过最低点时的拉力越来越小，速度越 来越小，则机械能逐渐减小，C正确；在一个周期内摆球两次经过最低点，由题 图知周期T＝1.2 s，D错误。 ｜解题通法｜ 处理阻尼振动问题的方法 处理阻尼振动问题要注意两个方面：一是从振动能量上来讲，由于阻力做 功，振动物体的机械能逐渐减小，振幅逐渐变小，但由于振动中动能与势能相 互转化，不能说下一时刻的动能（或势能）变小；二是从振动周期、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。 培优点2　理解受迫振动的驱动力频率问题 [典例2]　 [多选]某振动系统的固有频率为f0，在周期性驱动力的作用下做 受迫振动，驱动力的频率为f。若驱动力的频率保持不变，下列说法正确的是 （　　） A. 当f＜f0时，该振动系统的振幅随f增大而减小 B. 当f＞f0时，该振动系统的振幅随f减小而增大 C. 该振动系统的振动稳定后，振动的频率等于f0 D. 该振动系统的振动稳定后，振动的频率等于f √ √ [解析]　物体在外界驱动力作用下的振动叫作受迫振动，物体做受迫振动 时，振动稳定后的频率等于驱动力的频率，跟物体的固有频率没有关系，驱动 力的频率接近物体的固有频率时，受迫振动的振幅增大，所以选项B、D正确， 选项A、C错误。 ｜解题通法｜ 求受迫振动的振动频率的步骤 （1）判断物体是做受迫振动还是固有振动。 （2）区分物体的固有频率与驱动力的频率。 （3）做受迫振动的物体振动频率等于驱动力的频率。 培优点3　理解共振问题 [典例3]　[多选]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大，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 √ √ [解析]　根据共振的条件，当振动器的频率等于树木的固有频率时产生共 振，此时落果效果最好，而不同的树木的固有频率不同，针对不同树木，落果 效果最好的振动频率可能不同，选项A正确；当振动器的振动频率等于树木的固 有频率时产生共振，此时树干的振幅最大，则随着振动器频率的增大，树干振 动的幅度不一定增大，选项B错误；打击结束后，树干做阻尼振动，阻尼振动的 频率为树干的固有频率，所以粗细不同的树干的振动频率不同，选项C错误；树 干在振动器的振动下做受迫振动，则稳定后，不同粗细树干的振动频率始终与 振动器的振动频率相同，选项D正确。 ｜解题通法｜ 共振问题的处理方法 在分析解答有关共振问题时，要抓住产生共振的条件，驱动力的频率等于 固有频率时产生共振，此时振动的振幅最大。 $