2017_2018学年高中物理第十一章机械振动第5节外力作用下的振动学案新人教版选修3_4

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1、11.5　外力作用下的振动学习目标知识脉络1.知道阻尼振动和阻尼振动能量的转化情况．2．知道什么是受迫振动及产生条件，掌握物体做受迫振动的特点．(重点)3．知道共振现象，掌握产生共振的条件，知道常见的共振的应用和危害．(重点)固有振动、阻尼振动1．固有振动如果振动系统不受外力的作用，此时的振动叫做固有振动，其振动频率称为固有频率．2．阻尼振动(1)阻力作用下的振动当振动系统受到阻力的作用时，振动受到了阻尼，系统克服阻尼的作用要做功，消耗机械能，因而振幅减小，最后停下来．(2)阻尼振动振幅逐渐减小的振

2、动．振动系统受到的阻尼越大，振幅减小得越快，阻尼振动的图象如图1151所示，振幅越来越小，最后停止振动．图11511．固有频率由系统本身决定．(√)2．阻尼振动的频率不断减小．(×)3．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

3、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象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

4、，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】　BCD2．一单摆在空气中振动，振幅逐渐减小．下列说法正确的是(　　)【导学号：23570028】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【答案】　ADE3．如图1152所示是单摆做阻尼振动的振动图线．图1152则摆球A时刻的动能________B时刻的动能，摆球A时刻

5、的势能________B时刻的势能．【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，Ek不相等，而从振动图象上可能确定Ep的关系.受迫振动、共振1．受迫振动(1)驱动力：作用于振动系统的周

6、期性的外力．(2)受迫振动：振动系统在驱动力作用下的振动．(3)受迫振动的频率：做受迫振动的系统振动稳定后，其振动频率等于驱动力的频率，跟系统的固有频率没有关系．2.共振(1)定义：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的现象．(2)条件：驱动力频率等于系统的固有频率．(3)特征：共振时受迫振动的振幅最大．(4)共振曲线：如图1153所示．表示受迫振动的振幅A与驱动力频率f的关系图象，图中f0为振动物体的固有频率．图11531．受迫振动的频率等于振动系统的固有频率．(×)2．驱动力

7、频率越大，振幅越大．(×)3．生活中应尽量使驱动力的频率接近振动系统的固有频率．(×)1．洗衣机启动和停止时，随着电机转速的变化，有时洗衣机会振动得很厉害，这是什么原因？【提示】　当洗衣机电机转动的频率等于洗衣机的固有频率时，发生了共振现象，这时洗衣机振动得很厉害．2．要防止共振，需要采取什么措施？【提示】　尽量使驱动力的频率与固有频率间的差距增大．1．自由振动、受迫振动及共振的比较振动类型自由振动受迫振动共振受力情况仅受回复力周期性驱动力周期性驱动力振动周期或频率由系统本身性质决定，即固有周期或固

8、有频率由驱动力的周期或频率决定，即T＝T驱或f＝f驱T驱＝T固或f驱＝f固振动能量振动物体的机械能不变由产生驱动力的物体提供振动物体获得的能量最大常见例子弹簧振子或单摆机械运转时底座发生的振动共振筛、声音的共鸣等2．共振曲线的理解和应用(1)两坐标轴的意义：纵轴：受迫振动的振幅，如图1154所示．横轴：驱动力频率．图1154(2)f0的意义：表示固有频率．(3)认识曲线形状：f＝f0，共振；f＞f0或f＜f0，振幅较小；f与f0相差越大，振幅越小．(4)结论：驱动力的