.5外力作用下的振动学案4（人教版选修3-4）

11.5 外力作用下的振动 学案学习目标1. 知道阻尼振动和无阻尼振动，并能从能量的观点给予说明。2.知道受迫振动的概念。知道受迫振动的频率等于驱动力的频率，而跟振动物体的固有频率无关。3.理解共振的概念，知道常见的共振的应用和危害。重点难点重点：共振发生的条件，受迫振动的频率等于驱动力的频率，与系统的固有频率无关。难点：受迫振动的频率等于驱动力的频率与系统的固有频率无关的理解。知识梳理1.阻尼振动阻尼振动是指振幅逐渐_的振动，它是从_是否变化的角度来区分。2.受迫振动 物体在_性变化的_作用下的振动叫受迫振动，受迫振动稳定时，系统振动的频率等于_的频率，与系统的_无关。3.共振（1）共振的条件是_。（2）共振是一种特殊的_，产生共振时，物体的振幅_。参考答案：1.减小 振幅 2.周期 驱动力 驱动力 固有频率3.（1）驱动力频率等于系统的固有频率 （2）受迫振动 最大典例精讲主题一、阻尼振动例1.若空气阻力不可忽略，单摆在小于10的偏角的摆动中，总是减小的物理量为( )A.振幅 B.位移 C. 机械能 D.周期解析：有空气阻力时，振动为阻尼振动，振幅不断减小，机械能也不断减小.在平衡位置，位移为零；而后位移增大，直至动能为零时位移达到最大；然后位移又减小到零，所以位移不是一直减小.根据单摆周期公式T=2，l不变，则T不变，故选项A、C正确。答案：AC点拨：振幅的大小表征一个振动系统总机械能的大小，若振动过程有介质阻力做功时，机械能减小转化为内能，故振幅减小.阻尼振动过程中动能或势能在一段时间内可以是增大的.主题二、 受迫振动、共振例2.在火车的车厢里用细线吊着一个小球，由于在铁轨接合处火车通过受到震动使球摆动，如果每根铁轨长12.5 m，细线长0.4 m，则当火车速度达_m/s时，球摆动的振幅最大。解析：火车每通过铁轨接合处时，给摆球施加一次周期性的驱动力，当这一驱动力的周期T驱=跟摆球的固有周期T固=2相等时，摆球的振幅达最大，即=2，解得v= m/s10 m/s。答案：10点拨：火车运行时，车轮每通过相邻的两根铁轨的连接处时，就会受到一次撞击，对小球相当于一个驱动力.通过审题挖掘出火车车轮与两根铁轨连接处撞击的频率与单摆的固有频率相等这个关键条件，是解决本题的关键。【反思】收获疑问当堂练习1一单摆在空气中振动，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解析：单摆振动过程中，因不断克服空气阻力做功使动能逐渐转化为内能，机械能减小，所以选项A、D正确.虽然单摆总的机械能在逐渐减小，但在振动过程中动能和势能仍不断地相互转化，动能转化为势能时，动能逐渐减小，势能逐渐增大；而势能转化为动能时，势能逐渐减小，动能逐渐增大，所以不能断言后一时刻的动能或势能一定减小，所以选项B、C错误.答案：AD2 A、B两个弹簧振子，A的固有频率为f，B的固有频率为4f。若它们均在频率为3f的驱动力作用下做受迫振动，则（ )A.A的振幅较大，振动频率为f B.B的振幅较大，振动频率为3fC.A的振幅较大，振动频率为3f D.B的振幅较大，振动频率为4f解析：由于B的固有频率4f与驱动力频率接近，发生受迫振动时的振幅较大，而且振动频率与驱动力频率相同且为3f 。答案：B3.如果把人当作一个整体来看，在水平方向的固有频率约为3 Hz6Hz，竖直方向的固有频率约为4 Hz8 Hz，拖拉机驾驶员和风镐、风铲、铆钉机等操作工在工作时将做_振动，这些操作工的振动频率跟振动源的频率_。为保障操作工的安全与健康，有关部门作出规定：用手操作的各类机械的频率必须大于20 Hz，这是为了防止发生_造成对人体健康的危害。解析：拖拉机、风镐等在工作时，由于内燃机或电动机等动力设备运转的不平衡性，往往产生较剧烈的振动，与其靠近或密切接触的人一定要做受迫振动，如果设