2016_2017学年高中物理第1章机械振动4阻尼振动受迫振动教师用书教科版选修3_4

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1、阻尼振动　受迫振动学习目标知识脉络1.知道什么是阻尼振动，知道实际的振动过程是阻尼振动，了解阻尼振动的图像．2．掌握受迫振动的概念．3．理解受迫振动的振幅与驱动力的频率之间的关系．(重点)4．理解共振的原因，掌握产生共振的条件．知道生活中共振的应用与防止．(难点)阻尼振动1．自由振动系统不受外力作用，也不受任何阻力，只在自身回复力作用下的振动，称为自由振动，又叫无阻尼振动，自由振动的频率叫固有频率．2．阻尼振动系统在振动过程中受到阻力的作用，振动逐渐消逝，振动能量逐步转变为其他能量．3．阻尼振动的图像如图1

2、41所示，振幅逐渐减小，最后停止振动．图1411．做阻尼振动的物体因克服摩擦或其他阻力做功，它的机械能逐渐减小．(√)2．固有频率由系统本身决定．(√)3．阻尼振动的频率不断减小．(×)4．阻尼振动的振幅不断减小．(√)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

3、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

4、，机械能减小，振动周期不变，故选项B、C、D对，A、E错．【答案】　BCD2．一单摆在空气中振动，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

5、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】　ADE3．如图142所示是单摆做阻尼振动的振动图线．图142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

6、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，而从振动图像上可能确定Ep的关系．受迫振动与共振1．驱动力作用于振动系

7、统的周期性的外力．2．受迫振动振动系统在周期性外力作用下的振动．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．共振驱动力的频率等于振动物体的固有频率时，受迫振动的振幅最大，这种现象叫做共振．5．共振曲线如图143所示，以驱动力频率为横坐标，以受迫振动的振幅为纵坐标，它直观地反映了驱动力频率对受迫振动振幅的影响．由图可知f驱与f固越接近，振幅A越大；当f驱＝f固时，振幅A最大．图1436．共振的应用与防止(1)共振的应用在应用共振时，应使驱动力频率接近或等

8、于振动系统的固有频率，振动将更剧烈．如荡秋千时，驱动力方向每次都与荡秋千的运动方向一致，秋千会越荡越高．(2)共振的防止在防止共振时，驱动力频率与系统的固有频率相差越大越好．如部队过桥时用便步；火车过桥时减速；海边的一些高大建筑，建筑时使它的固有频率远远偏离周围环境中常出现的一些驱动力频率(如海风)，以保护建筑物．1．做受迫振动的物体其频率由自身决定．(×)2．受迫振动的频率等于振动系统的固有频率．(×)3．驱动