高二物理WL3-4-1105《外力作用下的振動》導(dǎo)學(xué)案

高二物理 WLX3-4110509§11、5外力作用下的振動導(dǎo)學(xué)案編寫：劉峰 審核：徐斌 時間：班級 組別 組名 姓名 【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1知道阻尼振動和阻尼振動中能量轉(zhuǎn)化的情況。2知道什么是受迫振動及其產(chǎn)生的條件，知道物體做受迫振動的特點(diǎn)。3認(rèn)識共振現(xiàn)象，知道產(chǎn)生共振現(xiàn)象的條件，.知道共振的應(yīng)用和防止的事例.和方法?！局攸c(diǎn)、難點(diǎn)】受迫振動的頻率特點(diǎn)、共振的特點(diǎn)及條件【學(xué)習(xí)過程】知識點(diǎn)1、阻尼振動閱讀課本P18頁1、2、3自然段完成下列問題1、固有頻率：如果振動系統(tǒng)不受外力作用，此時的振動叫_，其振動頻率稱為_。2、從振幅有無變化來區(qū)分，振動可分為_振動和_振動xtO（1）、阻尼振動：振動物體克服摩擦力和其它阻力做功，系統(tǒng)能量_，振幅也隨之_，我們把這種振幅逐漸減小的振動叫做 。我們說物體受到的摩擦力或其它阻力為阻尼。振動系統(tǒng)受到的阻尼越大，振幅減小的_，阻尼越小，振幅減小的_。（2）、 阻尼振動的圖象：用縱坐標(biāo)表示振動的振幅，橫坐標(biāo)表示振動的時間，由于阻尼振動是減幅振動，故振動圖象如右圖所示。(3)、阻尼振動特點(diǎn)：阻尼振動的振幅盡管在減小，但其振動周期(頻率)不變，它是由振動系統(tǒng)決定的。振動系統(tǒng)確定后，其振動的周期(頻率)就不變，稱為固有周期(頻率)。例如：用力敲鑼，由于鑼受到空氣的阻尼作用，振幅越來越小，鑼聲減弱，但音調(diào)不變。（4）無阻尼振動：振幅保持不變的振動。說明：10物體做阻尼振動時，振幅雖然不斷減小，但振動的頻率不會隨振幅的減小而變化，由自身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定。20阻尼振動在一段不太長的時間內(nèi)振幅若沒有明顯減小，可以將其當(dāng)作簡諧振動處理例1一個單擺在做實(shí)際的阻尼振動時（ ）A、周期越來越小 B、位移越來越小 C、振幅越來越小 D、機(jī)械能越來越小練習(xí)1一單擺在空氣中振動，振幅逐漸減小，下列說法正確的是（ ）A、振動能量逐漸轉(zhuǎn)化為其他形式的能 B、后一時刻的動能一定小于前一時刻的動能C、后一時刻的勢能一定小于前一時刻的勢能D、后一時刻的機(jī)械能一定小于前一時刻的機(jī)械能知識點(diǎn)2、受迫振動閱讀課本P18-19頁第4自然段完成下列問題1、定義：阻尼振動最終要停止，為使系統(tǒng)持續(xù)的振動下去，最簡單的辦法是將周期性的外力作用于振動系統(tǒng)，外力對系統(tǒng)做功，補(bǔ)償系統(tǒng)的能量損耗，該種周期性的外力叫做_。系統(tǒng)在驅(qū)動力作用下的振動叫做_振動。2、受迫振動的特點(diǎn)：（1）受迫振動的周期和頻率由_決定，與振動物體的_無關(guān)，其周期和頻率總等于驅(qū)動力的周期和頻率。（2）受迫振動的振幅與驅(qū)動力的頻率和固有頻率之差有關(guān)，驅(qū)動力的頻率與固有頻率之差越大，受迫振動的振幅越小，反之兩者之差越小，振幅越大。當(dāng)兩者的頻率_時，受迫振動的振幅最大。3、自由振動：象彈簧振子和單擺那樣，物體偏離平衡位置后，它們就在自己的彈力或重力作用下振動起來，而不需要其他外力的推動，這種振動叫做自由振動。思維點(diǎn)撥：物體的振動按照能量是否損耗可分為阻尼振動（減幅振動）和無阻尼振動（等幅振動）；按照振動的成因可分為自由振動和受迫振動。例2下列各種振動,不屬于受迫振動的是（ ）A、敲擊后的鑼面的振動 B、縫紉機(jī)針的振動 C、人挑擔(dān)子時,擔(dān)子上下振動 D、蜻蜓、蝴蝶翅膀的振動練習(xí)2如圖所示，曲軸上懸掛一彈簧振子，轉(zhuǎn)動搖把，曲軸可以帶動彈簧振子上下振動，開始時不轉(zhuǎn)動搖把，讓振子上下自由振動，測得振動頻率為2Hz，然后勻速轉(zhuǎn)動搖把，轉(zhuǎn)速為240r/min，當(dāng)振子振動穩(wěn)定后，它的振動周期為（ ）A、1/2s B、1/4s C、2s D、4s知識點(diǎn)3：共振閱讀課本P19頁第5自然段完成下列問題不管系統(tǒng)的固有頻率如何，受迫振動的頻率總等于驅(qū)動力的頻率，與系統(tǒng)的固有頻率無關(guān)，但受迫振動的振幅與驅(qū)動力的頻率和固有頻率有關(guān)；1、定義：當(dāng)驅(qū)動力的頻率等于系統(tǒng)的固有頻率時受迫振動的振幅最大，該種現(xiàn)象叫做_。受迫振動的振幅隨驅(qū)動力頻率的變化而變化；驅(qū)動力的頻率與物體的固有頻率越接近，受迫振動的振幅越大。2、條件：_，即驅(qū)動力的頻率_固有頻率。3.共振曲線（1）共振曲線：受迫振動的振幅A與驅(qū)動力的頻率f及振動物體的固有頻率f之間的關(guān)系有關(guān)，它們之間的這種關(guān)系可用圖象來表示，這個圖象叫共振曲線，如圖所示?？v軸表示受迫振動的振幅，橫軸表示驅(qū)動力的頻率。（2）共振曲線的特點(diǎn)：當(dāng)驅(qū)動力頻率等于物體固有頻率時，物體振動的振幅最大。當(dāng)固有頻率不等于驅(qū)動力頻率時，二者越接近，振幅越大；相差越大，振幅越小。共振曲線上除峰值外，其他某一振幅都對應(yīng)兩個驅(qū)動力頻率。 4.共振的應(yīng)用和防止 （1）利用共振時，應(yīng)使驅(qū)動力的頻率接近或等于物體的固有頻率。實(shí)例：共振篩、音箱、小提琴與二胡等樂器設(shè)置共鳴箱、建筑工地上澆鑄混凝土?xí)r使用的振搗器、跳水運(yùn)動員做起跳動作的“顛板”過程等。 （2）防止共振時，應(yīng)使驅(qū)動力的頻率與振動物體的固有頻率不同，而且相差越大越好。實(shí)例：火車過橋時要放慢速度、軍隊過橋時用便步行走、輪船航行時要看波浪的打擊方向而改變輪船的航向和速度、機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時為了防止共振要調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速等。例3如圖所示演示裝置，一根張緊的水平繩上掛著五個單擺，其中A、E擺長相同，先使A擺擺動，其余各擺也擺動起來，可以發(fā)現(xiàn)（ ） A、各擺擺動的周期均與A擺相同B、B擺振動的周期最短C、C擺振動的周期最長D、E擺的振幅最大練習(xí)3在火車的車廂里懸掛一擺長l=40cm的單擺，由于鐵軌接合處給火車的撞擊使擺球發(fā)生受迫擺動。已知鐵軌長L=12.56m，當(dāng)擺球的振幅最大時，火車的速度為（ ）A、5m/s B、10m/s C、15m/s D、20m/s【典型例題】例1.如圖所示是一個單擺做阻尼振動的振動圖象，A、B兩點(diǎn)所在直線與橫軸平行。下列說法正確的是（ )A.物體A時刻的動能等于B時刻的動能B.物體A時刻的勢能等于B時刻的勢能C.物體A時刻的機(jī)械能等于B時刻的機(jī)械能D.物體A時刻的機(jī)械能大于B時刻的機(jī)械能例2.如圖所示是探究單擺共振條件時得到的圖象，它表示振幅跟驅(qū)動力頻率之間的關(guān)系，請完成：（1）這個單擺的擺長是多少？（2）如果擺長變長一些，畫出來的圖象的高峰將向哪個方向移動？ 【當(dāng)堂檢測】1、關(guān)于阻尼振動，下列說法中正確的是（ ）A. 機(jī)械能不斷減少 B. 動能不斷減少 C. 振幅不斷減小 D. 一定不是簡諧運(yùn)動2、兩個彈簧振子，甲的固有頻率是100Hz，乙的固有頻率是400Hz，若它們均在頻率是300Hz的驅(qū)動力作用下做受迫振動，則（ ）A甲的振幅較大，振動頻率是100Hz B乙的振幅較大，振動頻率是300HzC甲的振幅較大，振動頻率是300Hz D乙的振幅較大，振動頻率是400Hz3、關(guān)于受迫振動，下列說法中正確的是：（ ）A. 是在一定外力作用下的振動 B. 振動頻率可能大于或小于系統(tǒng)的固有頻率C. 振動頻率一定等于固有頻率 D. 振動頻率一定等于驅(qū)動力的頻率4、一洗衣機(jī)在正常工作時非常平穩(wěn)，當(dāng)切斷電源后，發(fā)現(xiàn)洗衣機(jī)先是振動越來越劇烈，然后振動逐漸減弱，對這一現(xiàn)象，下列說法正確的是()正常工作時，洗衣機(jī)波輪的運(yùn)轉(zhuǎn)頻率比洗衣機(jī)的固有頻率大正常工作時，洗衣機(jī)波輪的運(yùn)轉(zhuǎn)頻率比洗衣機(jī)的固有頻率小正常工作時，洗衣機(jī)波輪的運(yùn)轉(zhuǎn)頻率等于洗衣機(jī)的固有頻率當(dāng)洗衣機(jī)振動最劇烈時，波輪的運(yùn)轉(zhuǎn)頻率恰好等于洗衣機(jī)的固有頻率A B C D5、部隊經(jīng)過橋梁時，規(guī)定不許齊步走，登山運(yùn)動員登高山時，不許高聲叫喊，主要原因是()A減輕對橋的壓力，避免產(chǎn)生回聲B減少對橋、雪山的沖量C避免使橋、使雪山發(fā)生共振D使橋受到的壓力更不均勻，使登山運(yùn)動員耗散能量減少6、下列現(xiàn)象中，防止共振現(xiàn)象危害的是（ ）A. 秋千越蕩越高B. 火車過橋時要慢開C. 輪船航行時受到波浪的沖擊，改變輪船的航行速率D. 建房時要考慮廠房的固有頻率與機(jī)器開動時振動頻率的差異7、如圖所示，在曲軸A上懸掛一個彈簧振子，若搖動搖把C，曲軸可以帶動彈簧振子上下振動，開始時不轉(zhuǎn)動搖把，測得彈簧振子在10秒內(nèi)完成20次全振動，然后勻速轉(zhuǎn)動搖把，當(dāng)其轉(zhuǎn)速為_轉(zhuǎn)/秒時，彈簧振子的振幅最大。當(dāng)搖把轉(zhuǎn)速為4轉(zhuǎn)/秒時，彈簧振子振動穩(wěn)定后的振動周期T=_s。 8、汽車的車身是裝在彈簧上的，如果這個系統(tǒng)的固有周期是1.5s，汽車在一條起伏不平的路上行駛，路上各凸起處大約都相隔8m，汽車以多大速度行駛時，車身上下顛簸得最劇烈？【學(xué)后反思】：