高中物理第十一章机械振动5外力作用下的振动课堂合作探究学案新人教版选修3_4

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1、5　外力作用下的振动课堂合作探究问题导学一、阻尼振动活动与探究11．根据你对阻尼振动的理解，说说同一简谐运动的能量大小由什么物理量决定。2．查阅资料说明无阻尼振动是不是不受任何阻力的振动。3．你用力敲锣，注意听其音调，在响度减小的过程中，体验其音调是否变化。并分析思考为什么会这样。迁移与应用1如图所示是单摆做阻尼振动的振动图象，下列说法正确的是（　　）A．摆球A时刻的动能等于B时刻的动能B．摆球A时刻的势能等于B时刻的势能C．摆球A时刻的机械能等于B时刻的机械能D．摆球在做减幅振动中周期没有减小1．从能量角度来看，实际的振动都是阻尼振动。

2、由于摩擦和介质阻力做负功，系统的机械能转化为内能等其他形式的能，机械能的总量减少，如果没有能量补充，最终振动要停下来，这就是阻尼振动。2．阻尼振动中振幅虽然逐渐减小，但振动的频率不会变化，此频率称为固有频率，由振动系统决定。3．是否是阻尼振动，关键是看振幅是否逐渐减小。振幅不变的振动称为无阻尼振动，无阻尼振动机械能不变。4．实际的振动严格看都是阻尼振动，要使振幅恒定，可定期补充能量，如机械摆钟。二、受迫振动活动与探究21．有的同学认为“阻尼振动就是受迫振动，稳定振动就是自由振动”，对不对？与同学讨论后说出自己的看法。2．受迫振动中，若周期

3、性的驱动力给系统补充的能量与系统因阻尼振动消耗的能量相等，那么物体振动的振幅是否变化？它能否看成简谐运动？迁移与应用2如图，两个弹簧振子悬挂在同一支架上，已知甲弹簧振子的固有频率为8Hz，乙弹簧振子的固有频率为72Hz，当支架在受到竖直方向且频率为9Hz的驱动力作用做受迫振动时，则两个弹簧振子的振动情况是（　　）A．甲的振幅较大，且振动频率为8HzB．甲的振幅较大，且振动频率为9HzC．乙的振幅较大，且振动频率为9HzD．乙的振幅较大，且振动频率为72Hz1．受迫振动的周期和频率由驱动力决定，与振动物体的固有周期和频率无关。受迫振动的周期

4、和频率等于驱动力的周期和频率，即T＝T驱，f＝f驱。2．驱动力频率越接近固有频率，受迫振动的振幅越大。三、共振活动与探究31．在如图所示的实验中，某同学先让A摆振动起来，则它通过张紧的绳给其他各摆施加驱动力。你亲自实践并注意观察各摆的振动步调，说出它们的不同。2．用扁担挑水时，有时桶里的水会荡得厉害，并从桶中溅出来，这是为什么？如何避免发生这一现象？要记得亲自实践一下哟！不清楚原因可以去问有经验的人。迁移与应用3铺设铁轨时，每两根钢轨接缝处都必须留有一定的间隙，快速运行的列车经过轨端接缝处时，车轮就会受到一次冲撞，由于每一根钢轨长度相等，

5、所以这个冲击力是周期性的，列车受到周期性的冲击做受迫振动，普通钢轨长为12.6m，列车固有振动周期为0.315s，下列说法正确的是（　　）A．列车的危险速率为40m/sB．列车过桥需要减速，是为了防止列车发生共振现象C．列车运行的振动频率和列车的固有频率总是相等的D．增加钢轨的长度有利于列车高速运行对共振产生的条件可从两个角度理解：1．从受力角度看：当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，当驱动力的频率等于物体的固有频率时

6、，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．从功能关系看：当驱动力的频率越接近物体的固有频率时，驱动力方向与物体运动方向一致的次数越多，驱动力对物体做正功越多，振幅就越大，当驱动力的频率等于物体的固有频率时，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，振幅才不再增加。3．共振既有其有利的一面，也有其有害的一面。在利用共振时，应使驱动力的频率接近或等于振动物体的固有频率，在需要防止共振时，应使驱动力的频率与振动物体的固有频率不同，而且相差越大越好。当堂检测1．下列叙述中

7、不属于共振现象的有（　　）A．大队人马迈着整齐步伐过桥可能会导致桥梁断裂B．耳朵凑近空热水瓶口能听到嗡嗡的声音C．海上风暴引起强烈的震动产生次声波（频率f＜20Hz）D．把弹簧振子拉到距离平衡位置最远时放手，则此时振幅最大2．如果存在摩擦和空气阻力，那么任何物体的机械振动严格地讲都不是简谐运动，在振动过程中振幅、周期和机械能将（　　）A．振幅减小，周期减小，机械能减少B．振幅减小，周期不变，机械能减少C．振幅不变，周期减小，机械能减少D．振幅不变，周期不变，机械能减少3．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

8、动。开始时不转动摇把，让振子上下自由振动，测得振动频率为2Hz，然后匀速转动摇把，转速为240r/min，当振子振动稳定后，它的振动周期为（　　）A．s　　　B．s　　　C．2s　　　D．4s