浙江省高中物理 第十一章 機(jī)械振動 第5課時 外力作用下的振動課件 新人教版選修34

創(chuàng)新設(shè)計(jì)創(chuàng)新設(shè)計(jì)課堂自測課堂導(dǎo)學(xué)第第5課時外力作用下的振動課時外力作用下的振動創(chuàng)新設(shè)計(jì)創(chuàng)新設(shè)計(jì)課堂自測課堂導(dǎo)學(xué)研究選考研究選考把握考情把握考情知識內(nèi)容知識內(nèi)容外力作用下的振動外力作用下的振動考試要求考試要求加試加試b教學(xué)要求教學(xué)要求1.了解固有振動和固有頻率了解固有振動和固有頻率2.了解阻尼振動，知道阻尼振動時，振動物體的能量變化情況了解阻尼振動，知道阻尼振動時，振動物體的能量變化情況3.了解受迫振動，知道受迫振動的頻率等于驅(qū)動力的頻率與物體了解受迫振動，知道受迫振動的頻率等于驅(qū)動力的頻率與物體的固有頻率無關(guān)的固有頻率無關(guān)4.了解共振現(xiàn)象，知道共振現(xiàn)象產(chǎn)生的條件了解共振現(xiàn)象，知道共振現(xiàn)象產(chǎn)生的條件5.理解共振曲線理解共振曲線創(chuàng)新設(shè)計(jì)創(chuàng)新設(shè)計(jì)課堂自測課堂導(dǎo)學(xué)知識點(diǎn)一阻尼振動知識點(diǎn)一阻尼振動基基 礎(chǔ)礎(chǔ) 梳梳 理理1.固有振動固有振動如果如果振動系統(tǒng)不振動系統(tǒng)不受受_的的作用，此時的振動叫做固有振動，其振動頻率作用，此時的振動叫做固有振動，其振動頻率稱為稱為_2.阻尼振動阻尼振動當(dāng)當(dāng)振動系統(tǒng)受到阻力的作用時，我們說振動受到振動系統(tǒng)受到阻力的作用時，我們說振動受到了了_ ，系統(tǒng)系統(tǒng)克服克服_的的作作用要做功，消耗機(jī)械能，用要做功，消耗機(jī)械能，因而因而_減小減小，最后停下來。這種振幅逐漸減小的振，最后停下來。這種振幅逐漸減小的振動，叫做阻尼振動。動，叫做阻尼振動。外力外力固有頻率固有頻率阻尼阻尼阻尼阻尼振幅振幅創(chuàng)新設(shè)計(jì)創(chuàng)新設(shè)計(jì)課堂自測課堂導(dǎo)學(xué)一單擺做阻尼振動，則在振動過程中一單擺做阻尼振動，則在振動過程中()A.振幅越來越小，周期也越來越小振幅越來越小，周期也越來越小B.振幅越來越小，周期不變振幅越來越小，周期不變C.在振動過程中，通過某一位置時，機(jī)械能始終不變在振動過程中，通過某一位置時，機(jī)械能始終不變D.在振動過程中，機(jī)械能不守恒，周期不變在振動過程中，機(jī)械能不守恒，周期不變解析解析因單擺做阻尼振動，所以振幅越來越小，機(jī)械能越來越小，振動周期不變。因單擺做阻尼振動，所以振幅越來越小，機(jī)械能越來越小，振動周期不變。答案答案BD即即 學(xué)學(xué) 即即 練練創(chuàng)新設(shè)計(jì)創(chuàng)新設(shè)計(jì)課堂自測課堂導(dǎo)學(xué)知識點(diǎn)二受迫振動知識點(diǎn)二受迫振動1.驅(qū)動力驅(qū)動力：_的的外力。外力。2.受迫振動：系統(tǒng)受迫振動：系統(tǒng)在在_作用作用下的振動。下的振動。3.受迫振動的頻率：不管系統(tǒng)的固有頻率如何，它做受迫振動的頻率總等于受迫振動的頻率：不管系統(tǒng)的固有頻率如何，它做受迫振動的頻率總等于周期性周期性_的的頻率，與系統(tǒng)頻率，與系統(tǒng)的的_無關(guān)無關(guān)。4.共振：驅(qū)動力頻率共振：驅(qū)動力頻率f _系統(tǒng)系統(tǒng)的固有頻率的固有頻率f0時，受迫振動時，受迫振動的的_最大最大，這種現(xiàn)，這種現(xiàn)象叫做共振。象叫做共振?；?礎(chǔ)礎(chǔ) 梳梳 理理周期性周期性驅(qū)動力驅(qū)動力驅(qū)動力驅(qū)動力固有頻率固有頻率等于等于振幅振幅創(chuàng)新設(shè)計(jì)創(chuàng)新設(shè)計(jì)課堂自測課堂導(dǎo)學(xué)要要 點(diǎn)點(diǎn) 精精 講講1.受迫振動中，若周期性的驅(qū)動力給系統(tǒng)補(bǔ)充的能量與系統(tǒng)因振動阻尼消耗的能量相受迫振動中，若周期性的驅(qū)動力給系統(tǒng)補(bǔ)充的能量與系統(tǒng)因振動阻尼消耗的能量相等，物體做等幅振動，但此振動不是簡諧運(yùn)動。等，物體做等幅振動，但此振動不是簡諧運(yùn)動。2.對共振現(xiàn)象的理解對共振現(xiàn)象的理解(1)發(fā)生共振的條件發(fā)生共振的條件f驅(qū)驅(qū)f固固，即驅(qū)動力的頻率等于振動系統(tǒng)的固有頻率。，即驅(qū)動力的頻率等于振動系統(tǒng)的固有頻率。(2)共振曲線共振曲線(如圖如圖1所示所示)圖圖1創(chuàng)新設(shè)計(jì)創(chuàng)新設(shè)計(jì)課堂自測課堂導(dǎo)學(xué)3.共振的防止與利用共振的防止與利用(1)利用：由共振的條件知，要利用共振，就應(yīng)盡量使驅(qū)動力的頻率與物體的固有利用：由共振的條件知，要利用共振，就應(yīng)盡量使驅(qū)動力的頻率與物體的固有頻率一致。如共振篩、蕩秋千、共振轉(zhuǎn)速計(jì)等。頻率一致。如共振篩、蕩秋千、共振轉(zhuǎn)速計(jì)等。(2)防止：由共振曲線可知，在需要防止共振危害時，要盡量使驅(qū)動力的頻率和固防止：由共振曲線可知，在需要防止共振危害時，要盡量使驅(qū)動力的頻率和固有頻率不相等，而且相差越多越好。如：部隊(duì)過橋應(yīng)便步走。有頻率不相等，而且相差越多越好。如：部隊(duì)過橋應(yīng)便步走。說明：共振是物體做受迫振動時的一種特殊現(xiàn)象。說明：共振是物體做受迫振動時的一種特殊現(xiàn)象。創(chuàng)新設(shè)計(jì)創(chuàng)新設(shè)計(jì)課堂自測課堂導(dǎo)學(xué)【例【例1】 如圖如圖2所示的裝置，彈簧振子的固有頻率是所示的裝置，彈簧振子的固有頻率是4 Hz?，F(xiàn)勻。現(xiàn)勻速轉(zhuǎn)動把手，給彈簧振子以周期性的驅(qū)動力，測得彈簧振子振速轉(zhuǎn)動把手，給彈簧振子以周期性的驅(qū)動力，測得彈簧振子振動達(dá)到穩(wěn)定時的頻率為動達(dá)到穩(wěn)定時的頻率為1 Hz，則把手轉(zhuǎn)動的頻率為，則把手轉(zhuǎn)動的頻率為()A.1 Hz B.3 HzC.4 Hz D.5 Hz解析解析受迫振動的頻率等于驅(qū)動力的頻率，把手轉(zhuǎn)動的頻率為受迫振動的頻率等于驅(qū)動力的頻率，把手轉(zhuǎn)動的頻率為1 Hz，選項(xiàng)，選項(xiàng)A正確。正確。答案答案A圖圖2創(chuàng)新設(shè)計(jì)創(chuàng)新設(shè)計(jì)課堂自測課堂導(dǎo)學(xué)【例【例2】 如圖如圖3甲所示，豎直圓盤轉(zhuǎn)動時，可帶動固定在圓盤上的甲所示，豎直圓盤轉(zhuǎn)動時，可帶動固定在圓盤上的T形支架在豎直方向形支架在豎直方向振動，振動，T形支架的下面系著一個彈簧和小球，共同組成一個振動系統(tǒng)。當(dāng)圓盤靜止形支架的下面系著一個彈簧和小球，共同組成一個振動系統(tǒng)。當(dāng)圓盤靜止時，小球可穩(wěn)定振動?，F(xiàn)使圓盤以時，小球可穩(wěn)定振動?，F(xiàn)使圓盤以4 s的周期勻速轉(zhuǎn)動，經(jīng)過一段時間后，小球振動的周期勻速轉(zhuǎn)動，經(jīng)過一段時間后，小球振動達(dá)到穩(wěn)定。改變圓盤勻速轉(zhuǎn)動的周期，彈簧和小球系統(tǒng)的共振曲線達(dá)到穩(wěn)定。改變圓盤勻速轉(zhuǎn)動的周期，彈簧和小球系統(tǒng)的共振曲線(振幅振幅A與驅(qū)動力與驅(qū)動力的頻率的頻率f的關(guān)系的關(guān)系)如圖乙所示，則如圖乙所示，則()圖圖3創(chuàng)新設(shè)計(jì)創(chuàng)新設(shè)計(jì)課堂自測課堂導(dǎo)學(xué)A.此振動系統(tǒng)的固有頻率約為此振動系統(tǒng)的固有頻率約為3 HzB.此振動系統(tǒng)的固有頻率約為此振動系統(tǒng)的固有頻率約為0.25 HzC.若圓盤勻速轉(zhuǎn)動的周期增大，系統(tǒng)的振動頻率不變?nèi)魣A盤勻速轉(zhuǎn)動的周期增大，系統(tǒng)的振動頻率不變D.若圓盤勻速轉(zhuǎn)動的周期增大，共振曲線的峰值將向右移動若圓盤勻速轉(zhuǎn)動的周期增大，共振曲線的峰值將向右移動解析解析當(dāng)驅(qū)動力的頻率與振動系統(tǒng)的固有頻率相同時，振幅最大，所以固有頻率當(dāng)驅(qū)動力的頻率與振動系統(tǒng)的固有頻率相同時，振幅最大，所以固有頻率約為約為3 Hz，選項(xiàng)，選項(xiàng)A正確，正確，B錯誤；受迫振動的振動周期由驅(qū)動力的周期決定，所以錯誤；受迫振動的振動周期由驅(qū)動力的周期決定，所以圓盤勻速轉(zhuǎn)動的周期增大，系統(tǒng)的振動頻率減小，選項(xiàng)圓盤勻速轉(zhuǎn)動的周期增大，系統(tǒng)的振動頻率減小，選項(xiàng)C錯誤；系統(tǒng)的固有頻率不錯誤；系統(tǒng)的固有頻率不變，共振曲線的峰值位置不變，選項(xiàng)變，共振曲線的峰值位置不變，選項(xiàng)D錯誤。錯誤。答案答案A創(chuàng)新設(shè)計(jì)創(chuàng)新設(shè)計(jì)課堂自測課堂導(dǎo)學(xué)【跟蹤訓(xùn)練】【跟蹤訓(xùn)練】 如圖如圖4表示一彈簧振子做受迫振動時的表示一彈簧振子做受迫振動時的振幅與驅(qū)動力頻率的關(guān)系，由圖可知振幅與驅(qū)動力頻率的關(guān)系，由圖可知()A.驅(qū)動力頻率為驅(qū)動力頻率為f2時，振子處于共振狀態(tài)時，振子處于共振狀態(tài)B.驅(qū)動力頻率為驅(qū)動力頻率為f3時，振子的振動頻率為時，振子的振動頻率為f3C.假如讓振子自由振動，它的頻率為假如讓振子自由振動，它的頻率為f2D.振子做自由振動時，頻率可以為振子做自由振動時，頻率可以為f1、f2、f3解析解析由題圖可知當(dāng)驅(qū)動力的頻率為由題圖可知當(dāng)驅(qū)動力的頻率為f2時，振子的振幅最大，即振子發(fā)生共振現(xiàn)象，時，振子的振幅最大，即振子發(fā)生共振現(xiàn)象，故故A正確；由共振條件知振子的固有頻率為正確；由共振條件知振子的固有頻率為f2，所以，所以C正確，正確，D錯誤；振子做受迫振錯誤；振子做受迫振動時，振動頻率由驅(qū)動力的頻率決定，故動時，振動頻率由驅(qū)動力的頻率決定，故B正確。正確。答案答案 ABC圖圖4創(chuàng)新設(shè)計(jì)創(chuàng)新設(shè)計(jì)課堂自測課堂導(dǎo)學(xué)1.若空氣阻力不可忽略，單擺在偏角很小的擺動中，總是減小的物理量為若空氣阻力不可忽略，單擺在偏角很小的擺動中，總是減小的物理量為()A.振幅振幅 B. .位移位移C.周期周期 D. .機(jī)械能機(jī)械能答案答案AD創(chuàng)新設(shè)計(jì)創(chuàng)新設(shè)計(jì)課堂自測課堂導(dǎo)學(xué)2.如圖如圖5所示是單擺做阻尼振動的位移所示是單擺做阻尼振動的位移時間圖線，下列說法中正確的是時間圖線，下列說法中正確的是()A.擺球在擺球在P與與N時刻的勢能相等時刻的勢能相等B.擺球在擺球在P與與N時刻的動能相等時刻的動能相等C.擺球在擺球在P與與N時刻的機(jī)械能相等時刻的機(jī)械能相等D.擺球在擺球在P時刻的機(jī)械能大于時刻的機(jī)械能大于N時刻的機(jī)械能時刻的機(jī)械能圖圖5創(chuàng)新設(shè)計(jì)創(chuàng)新設(shè)計(jì)課堂自測課堂導(dǎo)學(xué)解析解析由于擺球的勢能大小由其位移和擺球質(zhì)量共同決定，由于擺球的勢能大小由其位移和擺球質(zhì)量共同決定，P、N兩時刻位移大小兩時刻位移大小相同，所以勢能相等，相同，所以勢能相等，A正確；由于系統(tǒng)機(jī)械能在減少，正確；由于系統(tǒng)機(jī)械能在減少，P、N兩時刻勢能相同，兩時刻勢能相同，則則P時刻動能大于時刻動能大于N時刻動能，所以擺球在時刻動能，所以擺球在P時刻的機(jī)械能大于時刻的機(jī)械能大于N時刻的機(jī)械能，時刻的機(jī)械能，B、C錯誤，錯誤，D正確。正確。答案答案AD創(chuàng)新設(shè)計(jì)創(chuàng)新設(shè)計(jì)課堂自測課堂導(dǎo)學(xué)3.如圖如圖6所示，把兩個彈簧振子懸掛在同一支架上，已知甲彈所示，把兩個彈簧振子懸掛在同一支架上，已知甲彈簧振子的固有頻率為簧振子的固有頻率為8 Hz，乙彈簧振子的固有頻率為，乙彈簧振子的固有頻率為72 Hz，當(dāng)支架在受到豎直方向且頻率為當(dāng)支架在受到豎直方向且頻率為9 Hz的驅(qū)動力作用下做受的驅(qū)動力作用下做受迫振動時，兩個彈簧振子的振動情況是迫振動時，兩個彈簧振子的振動情況是()A.甲的振幅較大，且振動頻率為甲的振幅較大，且振動頻率為8 HzB.甲的振幅較大，且振動頻率為甲的振幅較大，且振動頻率為9 HzC.乙的振幅較大，且振動頻率為乙的振幅較大，且振動頻率為9 HzD.乙的振幅較大，且振動頻率為乙的振幅較大，且振動頻率為72 Hz圖圖6解析解析振子做受迫振動時，振動頻率等于驅(qū)動力的頻率，由于甲振子的固有頻率振子做受迫振動時，振動頻率等于驅(qū)動力的頻率，由于甲振子的固有頻率與驅(qū)動力的頻率相差較小，所以甲的振幅較大，選項(xiàng)與驅(qū)動力的頻率相差較小，所以甲的振幅較大，選項(xiàng)B正確，正確，A、C、D錯誤。錯誤。答案答案B創(chuàng)新設(shè)計(jì)創(chuàng)新設(shè)計(jì)課堂自測課堂導(dǎo)學(xué)4.一個單擺做受迫振動，其共振曲線一個單擺做受迫振動，其共振曲線(振幅振幅A與驅(qū)動力的頻率與驅(qū)動力的頻率f的關(guān)系的關(guān)系)如圖如圖7所示，則所示，則()圖圖7A.此單擺的固有周期約為此單擺的固有周期約為0.5 sB.此單擺的擺長約為此單擺的擺長約為1 mC.若擺長增大，單擺的固有頻率增大若擺長增大，單擺的固有頻率增大D.若擺長增大，共振曲線的峰將向右移動若擺長增大，共振曲線的峰將向右移動創(chuàng)新設(shè)計(jì)創(chuàng)新設(shè)計(jì)課堂自測課堂導(dǎo)學(xué)答案答案 B