2019-2020年高中物理第一章机械振动第4节阻尼振动受迫振动教学案教科版选修3-4

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1、2019-2020年高中物理第一章机械振动第4节阻尼振动受迫振动教学案教科版选修3-4阻尼振动[自读教材·抓基础]1．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(A减小)，振动能量逐步转变为其他能量。2．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，振幅不变的振动。3．固有频率自由振动的频率，由系统本身的特征决定。[跟随名师·解疑难]1．简谐运动是一种理想化的模型，物体运动过程中的一切阻力都不考虑。2．阻尼振动考虑阻力的影响，是更实际的一种运动。3．阻尼振动与简谐运动的对比。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幅越来越小不变频率

2、不变不变能量减少不变振动图像实例用锤敲锣，锣面的振动弹簧振子的振动[学后自检]┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄(小试身手)自由摆动的秋千，摆动的振幅越来越小，下列说法正确的是(　　)A．机械能守恒B．能量正在消失C．总能量守恒，机械能减小D．只有动能和势能的相互转化解析：选C　自由摆动的秋千可以看做阻尼振动的模型，振动系统中的能量转化也不是系统内部动能和势能的相互转化，振动系统是一个开放系统，与外界时刻进行能量交换。系统由于受到阻力，消耗系统能量做功，而使振动的能量不断减小，但总能量守恒。受迫振动[自读教材·抓基础]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

3、持系统的持续振动，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。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振动的系统振动稳定后，其振动周期(频率)等于驱动力的周期(频率)，与系统的固有周期(频率)无关。[跟随名师·解疑难]自由振动与受迫振动的对比自由振动受迫振动受力情况仅受回复力周期性驱动力作用振动周期或频率由系统本身性质决定，即固有周期或固有频率由驱动力的周期或频率决定。即T＝T驱或f＝f驱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常见例子弹簧振子或单摆机器运转时底座发生

4、的振动[学后自检]┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄(小试身手)(江苏高考)如图1－4－1所示的装置，弹簧振子的固有频率是4Hz。现匀速转动把手，给弹簧振子以周期性的驱动力，测得弹簧振子振动达到稳定时的频率为1Hz，则把手转动的频率为(　　)图1－4－1A．1Hz　　　　　　　　　B．3HzC．4HzD．5Hz解析：选A　本题考查受迫振动的特点，意在考查考生对受迫振动特点的掌握。弹簧振子做受迫振动，因此振动频率等于驱动力的频率，即为1Hz，A项正确。共振及其应用与防止[自读教材·抓基础]1．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的现象。2．产生共振的条件

5、驱动力频率等于系统的固有频率。3．共振的特征共振时受迫振动的振幅最大。4．共振曲线如图1－4－2所示。图1－4－25．共振的应用与防止(1)共振的应用：①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实例：转速计。(2)共振的防止：①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实例：部队过桥时用便步；火车过桥要慢开；轮船航行时，改变航向或航速。[跟随名师·解疑难]1．受迫振动和共振的比较(1)共振是受迫振动的特殊情况：受迫振动的频率不受固有频率的影响，但受迫振动的振幅与固有频率有关，即固有频率与驱动力频率越接近，振幅越大，当驱动

6、力频率与固有频率相等时，振幅最大，发生共振。(2)受迫振动的周期或频率等于驱动力的周期或频率，与系统的固有频率无关，但发生共振的条件是驱动力的频率与系统固有频率相等。2．对共振的条件理解(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用，使它的振幅增大，驱动力的频率跟物体的固有频率越接近，使物体振幅增大的力的作用次数就越多，当驱动力频率等于物体的固有频率时，它的每一次作用都使物体的振幅增加，从而使振幅达到最大。(2)从功能关系来看：当驱动力频率越接近物体的固有频率时，驱动力与物体运动一致的次数越多，驱动力对物体做正功越多，振幅就越大

7、。当驱动力频率等于物体固有频率时，驱动力始终对物体做正功，使振动能量不断增加，振幅不断增大，直到增加的能量等于克服阻尼作用损耗的能量时，振幅才不再增加。[学后自检]┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄(小试身手)如图1－4－3所示，三个单摆的摆长为L1＝1.5m，L2＝1m，L3＝0.5m，现用一周期等于2s的驱动力，使它们做受迫振动，那么当它们的振动稳定时，下列判断中正确的是(　　)图1－4－3A．三个摆的周期和振幅相等B．三个摆的周期不等，振幅相等C．三个摆的周期相等，但振幅不等D．三个摆的周期和振幅都不相等解析：选C　三个摆的振动都是受迫振