四川省广安市岳池县第一中学高中物理14 阻尼振动 受迫振动学案 教科版选修34

1、学案4 阻尼振动 受迫振动 学习目标定位 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 1振幅是表示振动强弱的物理量对同一振动系统，振幅越大，表示振动系统的 越大 2简谐运动是一种理想化的振动状态，没有考虑阻力做功，即没有 弹簧振子和单摆在振动过程中 和 不断相互转化，机械能守恒(忽略阻力的作用) 一、阻尼振动 1系统在振动过程中受到 的作用，振动逐渐消逝， 逐步转变为其他能量，这种振动叫做 振动 2系统不受外力作用，也不受任何阻力，只在自身回复力作用下

2、的振动，称为 ，又叫做 自由振动的频率，叫做系统的 固有频率由 决定 二、受迫振动 如果用 的外力作用于振动系统，补偿系统的能量损耗，使系统持续等幅地振动下去，这种周期性外力叫做 力，系统在 力作用下的振动叫做 振动 三、共振 驱动力的频率 振动物体的固有频率时，受迫振动的振幅最大，这种现象叫做 一、阻尼振动 问题设计 在研究弹簧振子和单摆振动时，我们强调忽略阻力的影响，它们做的振动都属于简谐运动在实验室中让 一个弹簧振子振动起来，经过一段时间它将停止振动，你知道是什么原因造成的吗？ 要点提炼 对阻尼振动的理解 1 1 图，最后停下来， ，因而振幅 1系统受到摩擦力或其他阻力作用系统克服阻尼的

3、作用要消耗 1阻尼振动的图像如图所示 也在逐 2能量变化：由于振动系统受到摩擦阻力和其他阻力作用，系统的机械能随时间减少，同时 渐减小阻尼越小，能量减少越慢，振幅减小越慢；阻尼过大时，系统将不能发生振动 仍由自身结构特点所决定，并不会随振幅的减小 3物体做阻尼振动时，振幅虽不断减小，但振动的 而变化例如：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，但音调不变 二、受迫振动 问题设计 2 图 所示，当弹簧振子自由振动时，振子就会慢慢地停下来，怎样才能使振子能够持续振动下去？ 如图2 要点提炼 受迫振动1 外力，叫做驱动力系统在驱动力作用下的振动叫做受迫振动 加在振动系统上的 受迫

4、振动的周期和频率2 或“有关”“无关”)跟系统的固有频率的频率， (填 物体做受迫振动时，振动稳定后的频率等于 三、共振 问题设计 你知道部队过桥时为什么要便步走吗？ 要点提炼 1共振的条件 f 驱动力的频率与系统的 相等，即驱 共振曲线2 2 3 图 3所示，共振曲线的横坐标为驱动力的频率，纵坐标为受迫振动的振幅如图 由共振曲线可知，当驱动力的频率与系统的固有频率相等时，受迫振动的振幅 3共振的利用与防止利用：由共振的条件知，要利用共振，就应尽量使驱动力的频率与系统的固有频率一致如：共振筛、(1) 荡秋千、共振转速计等防止：由共振曲线可知，在需要防止共振危害时，要尽量使驱动力的频率与系统的固

5、有频率不相等，而(2) 且相差越大越好如：部队过桥应便步走，火车过桥要减速等 固有振动、受迫振动和共振的比较4 共振 受迫振动 振动类型比较项目 固有振动 性 驱动力作用周期 受力情况 仅受回复力 系统由 决 由 振动周期或频率 或f驱f决定，即定，即固有周期或固T 或T驱 有频率 由产生驱动力的物体振动物体获得的能量 振动物体的机械能 振动能量 提供最大机器运转时底座发生共振筛、声音的共鸣 常见例子 弹簧振子或单摆 的振动等 一、对阻尼振动的理解) 一单摆做阻尼振动，则在振动过程中( 例1 振幅越来越小，周期也越来越小A 振幅越来越小，周期不变B 在振动过程中，通过某一位置时，机械能始终不变

6、C D在振动过程中，机械能不守恒 二、对受迫振动的理解 乙弹簧振子9 Hz已知甲弹簧振子的固有频率为，4例2 如图所示，把两个弹簧振子悬挂在同一支架上，的驱动力作用做受迫振动时，则两个弹簧振子9 Hz72 Hz的固有频率为，当支架在受到竖直方向且频率为) 的振动情况是( 3 图4 A甲的振幅较大，且振动频率为18 Hz B甲的振幅较大，且振动频率为9 Hz C乙的振幅较大，且振动频率为9 Hz D乙的振幅较大，且振动频率为72 Hz 三、对共振的理解 3 如图5所示为受迫振动的演示装置，当单摆A例振动起来后，通过水平悬绳迫使单摆B、C振动，则下列说法正确的是( ) 图5 A只有A、C摆振动周期

7、相等 BA摆的振幅比B摆的小 CB摆的振幅比C摆的大 DA、B、C三摆的振动周期相等 4 一个单摆做受迫振动，其共振曲线(振幅A与驱动力的频率f的关系)例如图6所示，则( ) 6 图0.5 s 此单摆的固有周期约为A 1 m 此单摆的摆长约为B C若摆长增大，单摆的固有频率增大 D若摆长增大，共振曲线的峰将向右移动 4 ) 动的振子哪些物理量在减小( 1(对阻尼振动的理解)做阻尼振 振幅 BA机械能 频率 DC周期 开转动摇把，曲轴可以带动弹簧振子上下振动(对受迫振动的理解)如图7所示，曲轴上悬挂一弹簧振子，2 ，当，然后匀速转动摇把，转速为240 r/min始时不转动摇把，让振子上下自由振动，测得振动频率为2 Hz) 振子振动稳定后，它的振动周期为( 7 图11s s A.B. 424 s 2 s DC ) ( 对共振的理解)如图8所示为两个单摆做受迫振动的共振曲线，则下列说法正确的是3( 8 图5 2TTA两个单摆的固有周期之比为25 l4B若两个受迫振动在地球上同一地点进行，则两个摆长之比为l1 m 图线若是在地面上完成的，则该摆摆长约为C 若两个受迫振动分别在月球上和地球上进行，且摆长相等，则图线是月球上的单摆的共振曲线D 两点连线与、B如图9所示是一个水平弹簧振子做阻尼振动的振