外力作用下的振动.doc

高二物理教学案11-5 外力作用下的振动教学目标：(1) 知道什么是阻尼振动和阻尼振动中能量转化的情况(2)知道做受迫振动物体的振动频率跟固有频率无关，而等于驱动力的频率(3)知道共振以及发生共振的条件，知道共振的应用和防止的实例教学过程:一、阻尼振动1、固有频率：如果振动系统不受外力作用，此时的振动叫固有振动，其振动频率称为固有频率2、阻尼振动(减幅振动)：振幅逐渐减小的振动叫阻尼振动振动物体克服摩擦和其他阻力做了功，它自己的能量逐渐减小，振幅也随着变小 说明： （1）同一简谐运动能量的大小由振幅大小确定（2）阻尼振动振幅减小的快慢跟所受阻尼的大小有关，阻尼越大，振幅减小得越快（3）物体做阻尼振动时，振幅虽不断减小，但振动的频率仍由自身结构特点所决定，并不会随振幅的减小而变化（4）阻尼振动若在一段不太长的时间内振幅没有明显的减小，可以把它当做简谐运动来处理二、受迫振动1、驱动力：加在振动系统上的周期性外力，叫做驱动力2、受迫振动：系统在驱动力作用下的振动，叫受迫振动3、受迫振动的周期和频率：物体做受迫振动时，振动稳定后的频率等于驱动力的频率，跟物体的固有频率无关三、共振1、共振：驱动力频率等于系统的固有频率时，受迫振动的振幅最大，这种现象叫做共振2、共振的条件：驱动力的频率与物体的固有频率相等3、共振曲线共振曲线直观地反映出驱动力的频率对受迫振动物体振幅的影响，由共振曲线可知，当驱动力的频率与物体的固有频率相等时，受迫振动的振幅最大4、共振的防止与利用(1)利用：要利用共振，应尽量使驱动力的频率与物体的固有频率一致。如：共振筛、荡秋千等(2)防止：需要防止共振危害时，要尽量使驱动力的频率和固有频率不相等，而且相差越多越好。如：部队过桥应便步走。例题讲解：例l、若空气阻力不可忽略，单摆在偏角很小的摆动中，总是减小的物理量为( )A、振幅 B、位移 C、周期 D、机械能 例2、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动，开始时不转动摇把，而让振子自由上下振动，测得其频率为2 Hz，然后匀速转动摇把，转速为240 r/min，当振子振动稳定时，它们振动周期为( ) A、O.5 s B、0.25 s C、2 s D、4 s 例3、如图所示，一根水平张紧的绳子上系着五个单摆，摆长从左至右依次为3L/2、L、L/2、L、2L，若让D摆先摆动起来，周期为T，稳定时A、B、C、E各摆的情况是( )A、B摆振动的振幅最大 B、 E摆振动的振幅最大C、C摆振动周期为T D、A摆振动周期大于T例4、如图为一单摆的共振曲线，图中横轴表示周期性驱动力的频率，纵轴表示单摆的振幅，求此单摆的摆长 班级 姓名 学号 得分 课后作业：1、下列说法中正确的是( )A、某物体做自由振动时，其振动频率与振幅无关B、某物体做受迫振动时，其振动频率与固有频率无关C、某物体发生共振时的频率就是其自由振动的频率D、某物体发生共振时的振动就是无阻尼振动2、做受迫振动的物体达到稳定状态时，下列说法正确的是 ( )A、一定做简谐振动 B、可能是阻尼振动C、一定按驱动力的频率振动 D、一定发生共振3、一物体做受迫振动，开始时驱动力的频率小于该物体的固有频率，当驱动力频率逐渐增大并超过固有频率时，则该物体的振幅 ( )A、逐渐增大 B、逐渐减小C、先逐渐增大，后逐渐减小D、先逐渐减小，后逐渐增大4、一单摆在空气中振动，振幅逐渐减小，下列说法正确的是( )A、动能逐渐转化为其他形式的能B、后一时刻的动能一定小于前一时刻的动能C、后一时刻的势能一定小于前一时刻的势能D、后一时刻的机械能一定小于前一时刻的机械能5、一个处于共振状态的物体，下述正确的有( )A、它的共振频率不等于自身的固有频率B、它一定做受迫振动，而不是自由振动C、若策动力的频率突然增大，此物体的振幅将增大D、若策动力的频率突然减小，此物体的振幅将增6、关于共振的防止和利用，应做到( )A、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B、利用共振时，应使驱动力的频率大于或小于振动物体的固有频率C、防止共振危害时，应尽量使驱动力频率接近或等于振动物体的固有频率D、防止共振危害时，应使驱动力频率远离振动物体的固有频率7、如图所示，一个弹簧振子在光滑的水平面上的A、B间做简谐运动，当振子经过最大位移处（B点）时，有块胶泥落在它的顶部，并随其一起振动，那么后来的振动与原来相比较，则（ ）A、振幅的大小不变 B、加速度的最大值不变C、速度的最大值变小 D、势能的最大值不变小8、一洗衣机在正常工作时非常平稳，当切断电源后，发现洗衣机先是振动越来越剧烈，然后振动再逐渐减弱，对这一现象，下列说法正确的是( )正常工作时，洗衣机波轮的运转频率比洗衣机的固有频率大正常工作时，洗衣机波轮的运转频率比洗衣机的固有频率小正常工作时，洗衣机波轮的运转频率等于洗衣机的固有频率当洗衣机振动最剧烈时，波轮的运转频率恰好等于洗衣机的固有频率A、 B、 C、 D、9、关于小孩荡秋千，以下说法正确的是 ( )A、质量大一些的孩子荡秋千，摆动频率会更大些B、孩子在秋千达到最低点处有失重的感觉C、拉绳被磨损了的秋千，绳子最容易在最低点断开D、自己荡秋千想荡高一些，必须在两侧最高点提高重心，增加势能10、如图所示，轻弹簧下端挂有一定质量的小球P，若将弹簧上端O点固定，用力向下拉P球，使其离开平衡位置少许，撤去外力后测得振子系统振动的周期为025s，若设法使悬挂点O点在竖直方向每秒完成5次全振动，待稳定后测得振子的振动周期是 。 当O点在竖直方向1s内完成的全振动次数改为 次时，振子的振幅才会在振动稳定后达到最大值 l、关于简谐运动的能量，下列说法中正确的是 ( )A、对于一个振动系统而言，振幅越大则系统的机械能越大B、对于两个不同的振动系统而言，振幅较大的机械能一定较大C、阻尼振动就是在阻力作用下的振动D、阻尼振动是振幅越来越小的振动10、如图所示为一单摆的共振曲线，则该单摆的摆长约为多少?共振时单摆的振幅多大?(g取10ms2)7(A)把一个筛子用四根弹簧支起来，筛子上装一个电动偏心 轮，它每转一周给筛子一个驱动力，这就成了一个共振筛筛 子自由振动时每次全振动用时2s，在某电压下电动偏心轮转 速是36radmin，已知，如果增大电压可以使偏心轮转速提高， 增加筛子质量，可以增大筛子的固有周期，那么，要使筛子的 振幅蛮大，可采取哪些措施?8(A)正在运转的机器，当其飞轮转得很快时，机器的振动并不 强烈，切断电源，飞轮转动逐渐慢下来，到某一时刻z，机器反 而会发生强烈的振动此后飞轮转速继续变慢，机器的振动 也随之减弱，这种现象说明 ( ) A在时刻f飞轮的惯性最大 B在时刻f飞轮的转动频率最大 C在时刻z飞轮的转动频率与机身的固有频率相等发生共振 D纯属偶然现象，并无规律一、阻尼振动 1固有频率：如果振动系统不受外力作用，此时的振动叫固有振动，其振动频率称为固有频率 2从振幅有无变化来分，振动可分为阻尼振动和无阻尼振动两种 (1)阻尼振动(减幅振动)：振动物体克服摩擦和其他阻力做了功，它自己的能量逐渐减小，振幅也随着变小振幅逐渐减小的振动叫阻尼振动 (2)无阻尼振动(等幅振动)：振动物体从外界取得能量，恰好补偿了它的能量损耗，这时它的振幅将保持不变，称为无阻尼振动，例如时钟上钟摆的振动 (1)同一简谐运动能量的大小由振幅大小确定 (2)阻尼振动振幅减小的快慢跟所受阻尼的大小有关，阻尼越大，振幅减小得越快 (3)物体做阻尼振动时，振幅虽不断减小，但振动的频率仍由自身结构特点所决定，并不会随振幅的减小而变化用力敲锣，由于锣受到空气的阻尼作用，振幅越来越小，锣声减弱，但音调不