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《2020_2021学年高中物理第11章机械振动5外力作用下的振动课件新人教版选修3_4202103291125.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、5外力作用下的振动必备知识·自主学习一、固有振动、阻尼振动1.固有振动:振动系统在_________作用下的振动。2.固有频率:_____振动的频率。3.阻尼:即阻力作用,通常包括_______或其他阻力。4.阻尼振动:振幅_________的振动。不受外力固有摩擦力逐渐减小二、受迫振动与共振【情境思考】通过张紧的绳产生驱动力,振子的振动情况相同吗?提示:相同1.驱动力:作用于振动系统的_______的外力。2.受迫振动:振动系统在_______作用下的振动。3.受迫振动的频率:做受迫振动的频率等于_______的频率,与系统的固有频率_____。4.共振:(1)条件:驱动力频率f__
2、___系统的固有频率f0。(2)特征:共振时受迫振动的_____最大。(3)共振曲线:如图所示。周期性驱动力驱动力无关等于振幅【易错辨析】(1)受迫振动的频率与振动系统的固有频率无关。()(2)驱动力频率越大,振幅越大。()(3)共振只有害处没有好处。()(4)做受迫振动的物体一定会发生共振。()(5)阻尼振动的频率随振幅的减小而不断减小。()提示:(1)√。受迫振动的频率等于驱动力的频率。(2)×。驱动力频率越接近振动系统的固有频率,振幅越大。(3)×。生活中共振有时有益,有时有害,如共振筛是有益的。(4)×。物体做受迫振动时,当驱动力的频率等于振动系统固有频率时,才会发生共振,即发
3、生共振的物体一定做受迫振动,做受迫振动的物体不一定发生共振。(5)×。物体做阻尼振动时,振幅减小,频率保持不变。关键能力·合作学习知识点一 比较简谐运动、阻尼振动与受迫振动三者对比列表: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受阻力作用受阻力和驱动力作用频 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【问题探究】生活中会见到阵风吹过树枝,使树枝左右摇摆,一会儿树枝就会停下来,而荡秋千的小朋友在一旁小朋友的不断推动下不停地摆动。(1)树枝的运动是什
4、么运动?(2)秋千的摆动是什么运动?提示:(1)树枝的运动是阻尼振动。(2)秋千的摆动是受迫振动。【典例示范】【典例】某物理学习小组制作了一个实验装置,如图所示,在曲轴A上悬挂一个弹簧振子,如果转动把手,曲轴可以带动弹簧振子上下振动,求:(1)开始时不转动把手,而用手往下拉振子,然后放手让振子上下振动,测得振子在10s内完成40次全振动,(不计空气阻力和摩擦)振子做什么运动?其固有周期和固有频率各是多少?若考虑摩擦和空气阻力,振子做什么运动?(2)某同学若以转速8r/s匀速转动把手,振子的振动稳定后,振子做什么运动?其周期和频率各是多少?【解析】(1)用手往下拉振子使振动系统获得一定能
5、量,放手后,在不计空气阻力和摩擦的情况下,振子因所受回复力与位移成正比,方向与位移方向相反(F=-kx),故它做简谐运动,其周期和频率是由它本身的性质决定的,称固有周期(T固)和固有频率(f固),根据题意可得:T固=s=0.25s,f固=Hz=4Hz;当摩擦和空气阻力存在时,振子在振动过程中要克服摩擦力和阻力做功消耗能量,导致其振幅越来越小,故振动为阻尼振动。(2)由于把手转动的转速为8r/s,它给弹簧振子的驱动力频率为f驱=8Hz,周期T驱=s=0.125s,故振子做受迫振动,振动达到稳定状态后,其振动的频率f(或周期T)等于驱动力的频率(或周期),而跟固有频率(或周期)无关。答案:
6、(1)简谐运动0.25s4Hz阻尼振动(2)受迫振动0.125s8Hz【素养训练】1.下列说法不正确的是()A.实际的自由振动必然是阻尼振动B.在外力作用下的振动是受迫振动C.阻尼振动的振幅越来越小D.受迫振动稳定后的频率与自身物理条件无关【解析】选B。实际的自由振动中,由于阻力不可避免,故是阻尼振动,A正确;只有在周期性外力(驱动力)的作用下物体所做的振动才是受迫振动,B错误;阻尼振动振幅越来越小,C正确;受迫振动稳定后的频率等于驱动力的频率,D正确。故选B。2.如图所示的装置,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
7、1Hz,则把手转动的频率为()A.1HzB.3HzC.4HzD.5Hz【解析】选A。受迫振动的频率等于驱动力的频率,把手转动的频率为1Hz,选项A正确。知识点二 共振的条件及共振曲线1.共振条件的理解:(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,当驱动力的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,从而振幅达到最大。(2)从功能关系看:当驱动力的频率等于物体的固有频率
