2019高中物理第十一章第5节外力作用下的振动讲义（含解析）新人教版

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1、外力作用下的振动一、固有频率和阻尼振动┄┄┄┄┄┄┄┄①1．固有振动和固有频率(1)固有振动：振动系统不受外力作用时的振动。(2)固有频率：固有振动的频率。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，称振动受到了阻尼，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所示，振幅越来越小，最后停止振动。(3)实际振动的理想化：当阻尼很小时，在不太长的时间内看不出振幅有明显的减小，于

2、是可以把它当做简谐运动来处理。①[选一选][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．在振动过程中，通过某一位置时，机械能始终不变D．振动过程中，机械能不守恒，周期不变解析：选BD　因单摆做阻尼振动，根据阻尼振动的定义可知，其振幅越来越小。而单摆振动过程中的周期是其固有周期，是由本身条件决定的，是不变的，故A项错误，B项正确；又因单摆做阻尼振动过程中，振幅逐渐减小，振动的能量也在减小，即机械能在减少，所以C项错误，D项正确。[说明]实际的弹

3、簧振子在运动中除受到弹力之外，还受到摩擦力等阻力的作用，振幅逐渐减小，即做的是阻尼振动；如果阻力很小，可以忽略，那么振子的运动就是只在回复力作用下的运动，是简谐运动。二、受迫振动与共振┄┄┄┄┄┄┄┄②1．受迫振动(1)持续振动的获得实际的振动由于阻尼作用最终要停下来，要维持系统的持续振动，最简单的办法是使周期性的外力作用于振动系统，外力对系统做功，补偿系统的能量损耗，使系统的振动维持下去。(2)驱动力：作用于振动系统的周期性的外力。(3)受迫振动：振动系统在驱动力作用下的振动。(4)受迫振动的频率做受迫

4、振动的系统振动稳定后，其振动频率等于驱动力的频率，与系统的固有频率无关。2．共振(1)条件：驱动力频率等于系统的固有频率。(2)特征：共振时受迫振动的振幅最大。(3)共振曲线：如图所示。3．共振的应用与防止(1)应用采用方法：在应用共振时，驱动力频率接近或等于振动系统的固有频率。(2)防止采用方法：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。②[判一判]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频率接近振动系统的固有频率(×)4．驱

5、动力的频率等于系统的固有频率时，发生共振现象(√)　　振动类型比较项目　　　简谐运动阻尼振动受迫振动产生条件不受阻力作用，是一种理想化模型受阻力作用受阻力和周期性驱动力作用频率固有频率频率不变驱动力频率　振幅不变减小大小变化不确定　　振动图象形状不确定　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[典型例题]例1.[多选]一砝码和一轻弹簧构成弹簧振子，图甲所示的装置可用于研究该弹簧振子的受迫振动。匀速转动把手时，曲杆给弹簧振子以驱动力，使振子做受迫振动。把手匀

6、速转动的周期就是驱动力的周期，改变把手匀速转动的速度就可以改变驱动力的周期。若保持把手不动，给砝码一向下的初速度，砝码便做简谐运动，振动图线如图乙所示。当把手以某一速度匀速转动，受迫振动达到稳定时，砝码的振动图象如图丙所示。若用T0表示弹簧振子的固有周期，T表示驱动力的周期，Y表示受迫振动达到稳定后砝码振动的振幅，则(　　)A．由图线可知T0＝4sB．由图线可知T0＝8sC．当T在4s附近时，Y显著增大，当T比4s小得多或大得多时，Y很小D．当T在8s附近时，Y显著增大，当T比8s小得多或大得多时，Y很小

7、[解析]　由题中图乙可知弹簧振子的固有周期T0＝4s，故A选项正确，B选项错误；根据受迫振动的特点：当驱动力的周期与系统的固有周期相同时发生共振，振幅最大；当驱动力的周期与系统的固有周期相差越多时，受迫振动物体振动稳定后的振幅越小，故C选项正确，D选项错误。[答案]　AC[点评](1)根据简谐运动图线，可得固有周期。(2)驱动力周期与振动系统固有周期相等时，产生共振，振幅最大。[即时巩固]1．[多选]如图所示是一个弹簧振子做阻尼振动的振动图象，曲线上A、B两点的连线与横轴平行，下列说法正确的是(　　)A．

8、振子在A时刻的动能等于B时刻的动能B．振子在A时刻的势能等于B时刻的势能C．振子在A时刻的机械能等于B时刻的机械能D．振子在A时刻的机械能大于B时刻的机械能解析：选BD　由于弹簧振子做阻尼振动，所以A时刻的机械能大于B时刻的机械能，C错误，D正确；由于弹簧的弹性势能与弹簧的形变量(即位移)有关，B正确；振子在A时刻的动能大于B时刻的动能，A错误。1.从受力角度来看振动物体所受驱动力的方向跟它的运动方向相同时，驱动力对它起加速作