2023-2024学年人教版选择性必修第一册 2-6 受迫振动 共振 学案.docx

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1、6受迫振动共振学习目标1知道什么是固有振动和阻尼振动，会用能量的观点分析阻尼振动的特点。2.知道受迫振动及其产生的条件，会分析受迫振动的特点(重难点)。3.理解共振现象，掌握共振产生的条件，知道常见共振的应用和危害。(重点)一、振动中的能量损失如图所示的实验装置为一挂在曲轴上的弹簧振子，用手将振子向下拉动一下释放，观察较长一段时间，你发现振子在振动过程中振幅有什么变化？为什么会出现这种现象？知识梳理1 .固有振动和固有频率(1)固有振动：振动系统在的情况下的振动。(2)固有频率：振动的频率。2 .阻尼振动(1)阻尼振动：振动系统受到作用时，随时间逐渐减小的振动，其振动图像如图所示。(2)振动系

2、统能量衰减的两种方式振动系统受到阻力作用，机械能逐渐转化为1振动系统引起邻近介质中各质点的振动，能量向四周辐射出去，从而自身的机械能深化总结1 .阻尼振动的振幅、周期和频率特点物体在做阻尼振动的过程中，振幅逐渐减小，但其周期是由振动系统本身决定，与振幅大小无关，振动过程中周期和频率保持不变。2 .阻尼振动的能量特点物体在做阻尼振动的过程中，总机械能逐渐减小，物体位移大小相等时，势能大小相等，但动能与上一次相比将减小。W11（2023福建省福安市月考）如图是一单摆做阻尼振动的位移一时间图像，比较摆球在M与N时刻的物理量,（EPM代表M点重力势能,EpN代表N点重力势能）以下说法正确的是（）A.速

3、率Om=OnB.受到的拉力尸尸NC.重力势能EpMEpwD.机械能Ew/vD.机械能Em9m故A、C、D错误；由于N两时刻摆球的位移大小相同，所以其细线拉力与竖直方向上的夹角J也相等，对单摆受力分析，根据牛顿第二定律一mgcos。=V2V2“I，得F=mgcos匚由于VMVNt所以FmFn,故B正确。二、受迫振动在一、探究中，匀速转动手柄从而给弹簧上端一个周期性的上、下外力，几次改变手柄的转速，观察不同转速下振子的振动情况有什么特点？答案手柄转动的越快，振子上下振动的也越快，手柄不停的转动，振子也将持续的振动。I知识梳理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

4、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,与物体的固有频率无关。深化总结类型项Jx固有振动阻尼振动受迫振动概述振动图像a-f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振动图像OX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少驱动力对振动系统做功，补偿系统的能量损耗常见例子弹簧振子或单摆敲锣打鼓时发出的声音越来越弱机器运转时底座发生的振动辨析（1）受到阻力作用的振动一定是阻尼振动。（X）（2）阻尼振动的振幅

5、逐渐减小，机械能逐渐减少。（）（3）受迫振动的振幅越来越大。（X）（4）受迫振动稳定后的频率与振动系统的固有频率无关。（）m21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。（1）开始时不转动摇把，而用手往下拉振子，然后放手让振子上下振动，测得振子在IOS内完成20次全振动，不考虑阻力，振子做什么振动？其固有周期和固有频率各是多少？若考虑阻力，振子做什么振动？（2）在振子正常振动过程中，以转速4r/s匀速转动把手,振子的振动稳定后,振子做什么运动？其周期是多少？答案（1）固有振动0.5s2Hz阻尼振动（2）受迫振动0.25s解析（1）用手往下拉振子，放手后，因振子所受

6、回复力满足r=一依，所以做固有振动，根据题意7=第S=O.5s,/团=;=2Hz:若考虑阻力，振子克服阻力做功消耗能量，振nzu1同幅越来越小，故振动为阻尼振动。由于把手转动的转速为4rs,它给弹簧振子的驱动力频率为人=4Hz,周期T4e=O.25s,故振子做受迫振动，振动达到稳定状态后，其频率（或周期）等于驱动力的频率（或周期），而跟固有频率（或固有周期）无关，即f=4Hz,T=T犯=0.25s。三、共振现象及其应用1 .定义驱动力的频率f等于物体的固有频率力时,物体做受迫振动的振幅达到最大值,这种现象称为共振。2 .共振曲线（如图所示）受迫振动的振幅驱动力的频率。加固有频率）思考与讨论洗衣机在衣服脱水完毕关闭电源后，脱水桶还要转动一会才能停下来。在关闭电源后，发现洗衣机先振动得比较弱，有一阵子振动得很剧烈，然后振动慢慢减弱直至停下来。开始时，洗衣机为什么振动比较弱？期间剧烈振动的原因是什么？答案（1）开始时，脱水桶转动的频率远高于洗衣机的固有频率，振幅较小，振动比较弱。（2）当洗衣机脱水桶转动的频率等于洗衣机的固有频率时发生共振，振动剧