2018-2019学年高中物理沪科版选修3-4（课件+检测+学业分层测评）：1.5 受迫振动与共振 (2份打包)

1.5　受迫振动与共振 学 习 目 标 知 识 脉 络 1.知道什么是阻尼振动，并了解阻尼振动中的能量损失. 2.知道什么叫驱动力，什么叫受迫振动，能举出受迫振动的实例.知道受迫振动的频率等于驱动力的频率，跟物体的固有频率无关.(重点) 3.知道什么是共振以及发生共振的条件.(重点、难点) 4.了解共振的应用与防止. 振 动 中 的 能 量 损 失 1.阻尼振动 振动中振幅逐渐减小的振动.振动系统受到的阻力越大，振幅减小的越快. 2.阻尼振动产生的原因 振动系统克服摩擦力和其他阻力做了功，系统的机械能不断减小，振幅也不断减小. 3.阻尼振动的图像 如图1­5­1所示，振幅逐渐减小，最后停止振动. 图1­5­1 4.实际振动的理想化 当阻力很小时，在不太长的时间内看不出振幅明显减小，可以把它当做简谐运动来处理. 1.阻尼振动是振幅逐渐减小的振动.(√) 2.当介质阻力较大时，弹簧振子的周期会增大，频率会减小.(×) 3.通过补充能量可以使阻尼振动保持振幅不变.(√) 1.阻尼振动的振幅在减小的过程中，频率是否随着减小？ 【提示】　阻尼振动的振动频率保持不变. 2.若物体所做的振动是等幅振动，此物体一定是无阻尼振动吗？ 【提示】　不一定.区分阻尼与无阻尼的条件是分析振子受不受阻力，而不是看振幅，若受阻力作用同时也有外力给系统做功补充能量时，也能保证振动物体做等幅振动. 阻尼振动与简谐运动(无阻尼振动)的比较 振动类型 阻尼振动 无阻尼振动(简谐运动) 产生条件 受到阻力作用 不受阻力作用 振动能量 振动能量有损失 振动能量保持不变 振幅 如果没有能量补充，振幅越来越小 振幅不变 频率 不变 不变 振动图像 常见例子 悬挂的电灯被风吹动后开始振动，振幅越来越小，属于阻尼振动 弹簧振子的振动 1.一单摆做阻尼振动，则在振动过程中(　　) A.振幅越来越小，周期也越来越小 B.振幅越来越小，周期不变 C.通过某一位置时，机械能减小 D.机械能不守恒，周期不变 E.机械能守恒，频率不变 【解析】　单摆做阻尼振动时，振幅会减小，机械能减小，振动周期不变，故选项B、C、D对，A、E错. 【答案】　BCD 2.一单摆在空气中振动，振幅逐渐减小.下列说法正确的是(　　) A.机械能逐渐转化为其他形式的能 B.后一时刻的动能一定小于前一时刻的动能 C.后一时刻的势能一定小于前一时刻的势能 D.后一时刻的机械能一定小于前一时刻的机械能 E.后一时刻的动能可能大于前一时刻的动能 【解析】　单摆振动过程中，因不断克服空气阻力做功，使机械能逐渐转化为内能，选项A和D对；虽然单摆总的机械能在逐渐减小，但在振动过程中动能和势能仍不断地相互转化，动能转化为势能时，动能逐渐减小，势能逐渐增大，而势能转化为动能时，势能逐渐减小，动能逐渐增大，所以不能断言后一时刻的动能(或势能)一定小于前一时刻的动能(或势能)，故选项B、C不对.选项E对. 【答案】　ADE 3.如图1­5­2所示是单摆做阻尼振动的振动图线. 图1­5­2 则摆球A时刻的动能________B时刻的动能，摆球A时刻的势能________B时刻的势能. 【解析】　该题考查阻尼振动的图像以及能量的转化关系.在单摆振动过程中，因不断克服空气阻力做功使机械能逐渐转化为内能；虽然单摆总的机械能在逐渐减小，但在振动过程中动能和势能仍不断地相互转化.由于A、B两时刻单摆的位移相等，所以势能相等，但动能不相等. 【答案】　大于　等于 阻尼振动的能量和周期 1.阻尼振动的振幅不断减小，能量不断减少，但阻尼振动的频率不变，其频率为固有频率，由系统本身决定. 2.自由振动是一种理想情况，也叫简谐运动.实际中的振动都会受到阻力的作用，当阻力较小时，可认为是简谐运动. 3.阻尼振动中，机械能E等于动能Ek和势能Ep之和，即E＝Ek＋Ep，E减小，但动能和势能相互转化，当Ep相等时，Ek不相等，而从振动图像上可以确定Ep的关系. 受 迫 振 动 和 共 振 1.驱动力 作用于振动系统的周期性变化的外力. 2.受迫振动 振动系统在周期性变化的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.固有周期(或固有频率) 物体做自由振动的周期(或频率).它是物体本身的属性，与物体是否振动无关. 5.共振 (1)定义 驱动力的频率跟物体的固有频率相等时，物体做受迫振动的振幅最大的现象. (2)共振条件 驱动力频率等于物体的固有频率. (3)共振曲线 如图1­5­3所示. 图1­5­3 1.受迫振动的频率等于振动系统的固有频率.(×) 2.驱动力频率越大，振幅越大.(×) 3.生活中应尽量使驱动力的