人教版高中物理选择性必修第1册 第二章 机械振动 6 受迫振动 共振.pptVIP

6受迫振动共振第二章

内容索引0102课前篇自主预习课堂篇探究学习

学习目标1.知道什么是阻尼振动,什么叫驱动力,什么叫受迫振动(物理观念)2.能举出受迫振动的实例,知道受迫振动的频率由驱动力的频率决定(科学思维)3.知道什么是共振并探究发生共振的条件(科学探究)

思维导图

课前篇自主预习

[自主阅读]一、固有振动和阻尼振动1.固有振动:弹簧振子与单摆在没有外力干预的情况下做简谐运动,周期或频率与振幅无关,仅由系统自身的性质决定,我们把这种振动称为固有振动。2.固有频率:物体固有振动时的频率仅由系统自身的性质决定,称为固有频率。3.阻尼振动:振幅随时间逐渐减小的振动。

二、受迫振动和共振1.受迫振动:振动系统在驱动力(周期性的外力)作用下的振动。2.受迫振动的频率物体做受迫振动达到稳定后,物体振动的频率等于驱动力的频率,与物体的固有频率无关。3.共振:当驱动力的频率等于固有频率时,物体做受迫振动的振幅达到最大值的现象。4.产生共振的条件驱动力的频率等于振动系统的固有频率。

[自我检测]1.正误判断(1)阻尼振动是机械能不断减小的振动,它一定不是简谐运动。()答案√(2)单摆的振幅越来越小,是因为其能量在不断消失。()解析单摆总能量是守恒的,只是机械能不断减小。答案×

(3)在外力作用下的振动就是受迫振动。()解析只有在周期性外力(驱动力)的作用下物体所做的振动才是受迫振动。答案×(4)受迫振动的频率等于振动系统的固有频率。()答案×(5)驱动力频率越大,振幅越大。()答案×

2.(多选)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.机械能越来越小D.机械能不守恒,周期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错。答案BCD

3.(多选)下列振动中,不属于受迫振动的是()A.用重锤敲击一下悬吊着的钟后,钟的振动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上下方向振动解析受迫振动是指在周期性驱动力作用下的振动,故A、C、D都是自由振动,B是受迫振动。答案ACD

课堂篇探究学习

问题一比较简谐运动、阻尼振动和受迫振动[情境探究]“余音绕梁,三日不绝。”形容歌声或音乐的优美,耐人寻味。但在日常生活中,当弹奏结束后,乐声会越来越弱,并最终消失,这是为什么呢?要点提示由于乐声受到空气的阻尼作用,振幅越来越小,因此乐声也就越来越弱了。

[知识归纳]比较项简谐运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

比较项简谐运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实例弹簧振子振动,单摆做小角度摆动敲锣打鼓发出的声音越来越弱扬声器纸盆振动发声、钟摆的摆动

要点笔记阻尼振动中振幅虽逐渐减小,但振动频率不会变化,此频率称为固有频率,由振动系统决定。

[典例剖析]例题1(多选)一单摆在空气中振动,振幅逐渐减小,下列说法正确的是()A.单摆的机械能逐渐转化为其他形式的能B.单摆后一时刻的动能一定小于前一时刻的动能C.单摆振幅减小,频率也随着减小D.单摆振幅虽然减小,但其频率不变解析单摆做阻尼振动,因不断克服空气阻力做功而使机械能转化为其他形式的能,但是在振动过程中,动能和势能仍不断相互转化,故选项A正确,选项B错误;做阻尼振动的物体,频率由系统的特征决定,与振幅无关,所以其频率不变,选项C错误,选项D正确。答案AD

规律方法理解阻尼振动的两个方面一是振动的能量方面,由于阻力做负功,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;二是振动的周期与频率方面,周期与频率由振动系统本身决定,阻尼振动中周期与频率不变。

变式训练1(多选)单摆做阻尼振动的振动图像如图所示,下列说法正确的是()A.摆球在A时刻的动能等于B时刻的动能B.摆球在A时刻的势能等于B时刻的势能C.摆球在A时刻的机械能等于B时刻的机械能D.摆球在A时刻的机械能大于B时刻的机械能解析在单摆振动过程中,因不断克服空气阻力做功使机械能逐渐转化为内能,故选项C错误,选项D正确;虽然单摆总的机械能在逐渐减小,但在振动过程中动能和重力势能仍在不断地相互转化,由于A、B两时刻,单摆的位移相等,所以重力势能相等,但动能不相等,故选项A错误,选项B正确。答案