受迫振动、共振+导学案- 高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册

第二章机械振动第六节受迫振动共振【重点难点】1、知道怎样的振动是固有振动、什么是固有频率；2、理解怎样的振动是阻尼振动以及阻尼振动的能量衰减方式；3、理解驱动力、受迫振动的概念，知道受迫振动的频率决定因素；4、知道什么是共振现象，发生共振的条件，共振曲线的意义；5、了解共振应用和防止的实例；【知识梳理】一、振动中的能量损失1、固有振动如果振动系统不受____________的作用，此时的振动叫作固有振动，其振动频率称为____________。2、阻尼振动(1)阻力作用下的振动：当振动系统受到___________的作用时，振动受到了阻尼，系统克服阻尼的作用要做功，消耗机械能，因而__________减小，最后停下来。(2)阻尼振动：振幅随时间逐渐减小的振动．振动系统受到的阻尼越________，振幅减小得越_______，阻尼振动的图像如图所示，___________越来越小，最后停止振动。【典型例题】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．机械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大于前一时刻的机械能【典型例题】2、如图是单摆做阻尼振动的位移—时间图像，请比较摆球在P与N时刻的势能、动能、机械能的大小：____________、____________、____________。受迫振动1、驱动力：作用于振动系统的周期性的外力。2、受迫振动：振动系统在驱动力作用下的振动。3、受迫振动的频率：做受迫振动的系统振动稳定后，其振动频率等于驱动力的频率，跟系统的固有频率没有关系。【典型例题】3、（多选）下列说法中正确的是（）实际的自由振动必然是阻尼振动在外力作用下的振动是受迫振动C．阻尼振动的振幅越来越小D．受迫振动稳定后的频率与自身物理条件无关三、共振现象及其应用1、共振(1)定义：当驱动力的频率等于振动物体的固有频率时，物体做受迫振动的振幅达到最大值的现象。(2)条件：驱动力频率等于系统的固有频率。(3)特征：共振时受迫振动的振幅最大。(4)共振曲线：如图所示．表示受迫振动的振幅A与驱动力频率f的关系图像，图中f0为振动物体的固有频率。【典型例题】4、如图所示，一弹簧振子做受迫振动时的振幅与驱动力频率的关系，由图可知（）A．驱动力频率为f2时，振子处于共振状态B．驱动力频率为f3时，振子的振动频率为f2C．假如让振子做自由振动，它的频率为f1D．振子做自由振动时，频率可以为f1、f2、f3【课后练习】1.下列关于机械振动的说法正确的是()A.简谐运动是匀变速运动B.物体做阻尼振动时，随振幅的减小，频率不断减小C.物体做受迫振动时，其振动频率与固有频率无关D.单摆在周期性的外力作用下做受迫振动，外力的频率越大，则单摆的振幅越大2.下列振动中属于受迫振动的是()A.用重锤敲击一下悬吊着的钟后，钟的摆动B.打点计时器接通电源后，振针的振动C.小孩睡在自由摆动的吊床上，小孩随着吊床一起摆动D.弹簧振子在竖直方向上振动3.共振筛示意图如图所示，共振筛振动的固有频率为5Hz，为使共振筛发生共振，使其工作效率达到最高，则偏心轮的转速为()A.5r/s B.10r/s C.0.2r/s D.300r/s4．如图所示，把两个弹簧振子悬挂在同一支架上，已知甲弹簧振子的固有频率为8Hz，乙弹簧振子的固有频率为72Hz，当支架在受到竖直方向且频率为9Hz的驱动力作用下做受迫振动时，两个弹簧振子的振动情况是()A．甲的振幅较大，且振动频率为8HzB．甲的振幅较大，且振幅频率为9HzC．乙的振幅较大，且振动频率为9HzD．乙的振幅较大，且振幅频率为72Hz5.如图所示，曲轴上挂一个弹簧振子，转动摇把，曲轴可带动弹簧振子上下振动。开始时不转动摇把，让振子自由振动，测得其频率为2Hz。现匀速转动摇把，转速为240r/min。则（）A．当振子稳定振动时，它的振动周期是0.5sB．当振子稳定振动时，它的振动频率是4HzC．当转速增大时，弹簧振子的振幅增大D．当转速减小时，弹簧振子的振幅不变6．如图所示，在一根张紧的水平绳上，悬挂有a、b、c、d、e五个单摆，让a摆略偏离平衡位置后无初速释放，在垂直纸面的平面内振动；接着其余各摆也开始振动。下列关于其余各摆说法中错误的是（）A．各摆均做自由振动B．c摆的振幅最大C．摆长与a相差越大的，振幅越小D．各摆的振动周期与a摆相同7．脱水机把衣服脱水完后切断电源，电动机还要转一会儿才能停下来，在这一过程中，有时会发现脱水机在某一时刻振动得很剧烈，然后又慢慢振动直至停止运转，其中振动很剧烈的原因是（）A．脱水机没有放平稳B．电动机在这一时刻转快了C．电动机在这一时刻的转动频率与脱水机的固有频率相近或相等D．是脱水机出现了故障8．减振器是为加速车架与车身振动的衰减，以改善汽车的行驶舒适性的汽配原件，在大多数汽车的悬架系统内部都装有减震器。汽车的重力一般支撑在固定于轴承上的若干弹簧上，弹簧套在减震器上，两者同时起到改善作用。为了研究方便，我们把两者简化成一个等效劲度系数为的“弹簧”。汽车开始运动时，在振幅较小的情况下，其上下自由振动的频率满足（为弹簧的压缩长度），若人体可以看成一个弹性体，其固有频率约为2Hz，已知汽车的质量为600kg，每个人的质量为70kg。求：