知识讲解 外力作用下的振动 基础.doc

11.5 外力作用下的振动【学习目标】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。4会用单摆测定重力加速度 5学会用公式法和图像法处理实验数据【典型例题】类型一、阻尼振动的理解例1一单摆做阻尼振动，则在振动过程中（ ） A振幅越来越小，周期也越来越小 B振幅越来越小，周期不变 C在振动过程中，通过某一位置时，机械能始终不变 D振动过程中，机械能不守恒，周期不变变式】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，而用手往下拉振子，放手使之上下振动，测得振子在内完成次全振动，然后匀速转动摇把，转速为当振子振动稳定时，其振动周期为（ ） A BC D 例2如图所示是单摆做阻尼振动的振动图线，下列说法中正确的是（ ） A摆球在时刻的动能等于时刻的动能 B摆球在时刻的势能等于时刻的势能 C摆球在时刻的机械能等于时刻的机械能 D摆球在时刻的机械能大于时刻的机械能 【变式】在一根张紧的绳下端挂几只摆球，如图所示其中，摆球的质量较其他三只摆球的质量大得多，当摆球摆动起来后，通过张紧的绳的作用使其余三只摆球也摆动起来，达到稳定后，有（ ）A单摆的摆长最长，振动的周期最大B单摆的振动周期一样大C单摆距离摆最远，它的振幅最小D单摆的摆长与单摆的相同，它的振幅最大类型三、受迫振动的理解 例3两个弹簧振子，甲的固有频率为，乙的固有频率为若它们均在频率为的驱动力作用下振动，则（ ） A甲的振幅较大，振动频率是 B乙的振幅较大，振动频率是 C甲的振幅较大，振动频率是 D乙的振幅较大，振动频率是【变式】如图所示为一个弹簧振子做受迫振动时的振幅与驱动力的频率之间的关系，由此可知（ ） A振子受迫振动的频率为时，它处于共振状态B驱动力的频率为时，振子振动频率为C假如让弹簧振子自由振动，它的振动频率为D弹簧振子做自由振动时，频率可以为或类型四、受迫振动的应用 例4铁道上每根钢轨长，若支持车厢的弹簧和车厢组成的系统周期为，那么当列车以_速度行驶时，车厢振动最厉害【变式1】火车车轮对铁轨接头处的周期性撞击，使火车厢做受迫振动，若发生共振，会造成危害已知每根铁轨的长度为，若车厢的固有周期为，则当车厢上、下振动得最厉害时，列车行驶的速度为多大？【变式2】一洗衣机在正常工作时非常平稳，当切断电源后发现先是振动越来越剧烈，然后振动逐渐减弱，对这一现象，下列说法正确的是（ ） A正常工作时，洗衣机波轮的运转频率大于洗衣机的固有频率B正常工作时，洗衣机波轮的运转频率小于洗衣机的固有频率C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D当洗衣机振动最剧烈时，固有频率最大【变式3】如图所示，一偏心轮的圆心在点，重心在点（点不在圆心，所以称之为偏心轮），它与板相连，板的下端与弹簧相连，整个系统能在一个竖直槽中间上下振动，振动的固有频率为，当偏心轮以角速绕点转动时，系统便会开始振动下列说法中正确的是（ ） A稳定后系统振动的频率仍为 B稳定后系统振动频率仍为C当时系统振幅最大D当时系统振幅最小类型五、单摆模型的理解 例5在做用单摆测定重力加速度的实验中，有人提出以下几点建议： A适当加长摆线 B质量相同，体积不同的摆球，应选用体积较大的 C单摆偏离平衡位置的角度不能太大 D当单摆经过平衡位置时开始计时，经过一次全振动后停止计时，用此时间间隔作为单摆振动的周期其中对提高测量结果精确度有利的是_【思路点拨】精确度的高低表面上看要从公式中理解，本质上要从单摆模型上认识类型六、单摆的器材的选取 例6在用单摆测定重力加速度的实验中， （1）测摆长时，若正确测出悬线长和摆球直径，则摆长为_； （2）测周期时，当摆球经过_位置时开始计时并计数次，测出经过该位置次（约次）的时间为，则周期为_ 此外，请你从下列器材中选用所需器材，再设计一个实验，粗略测出重力加速度，并参照示例填写下表（示例的方法不能再用） A天平 B刻度尺 C弹簧测力计 D电磁打点计时器 E带夹子的重锤 F纸带 G导线若干 H铁架台 I低压交流 电源 J低压直流电源 K小车 L螺旋测微器 M斜面（高度可调，粗糙程度均匀）所选器材（只填器材序号）简述实验方法（不要求写出具体步骤）示例B、D、E、F、G、H、I安装仪器，接通电源，让纸带随重锤竖直下落用刻度尺测出所需数据，处理数据，得出结果实验设计一【答案】（1）（2）平衡 所选器材（只填器材序号）简述实验方法（不要求写出具体步骤）实验设计一A、C、E用弹簧测力计测出带夹子重锤的重力大小，再用天平测出其质量，则实验设计二B、D、F、G、I、K、M安装仪器，接通电源，让纸带随小车一起沿斜面下滑用刻度尺测出所需数据改变斜面高度再测一次利用两次数据，由牛顿第二定律算出结果（实验设计任选一个）【解析】单摆的摆长是指悬线长加上小球的半径，即为；测定周期时，摆球在最低处平衡位置速度最大，因此应从最低位置开始计时，以减小实验误差