2.6 受迫振动 共振 课件-2022-2023学年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6节

受迫振动

共振思考并回答问题。思考1：.“余音绕梁，三日不绝。”形容歌声或音乐的优美，耐人寻味。但在日常生活中，当弹奏结束后，乐声会越来越弱，并最终消失，这是为什么呢？[答案]

由于乐声受到空气的阻尼作用，振幅越来越小，因此乐声也就越来越弱了。思考2：.汽车经过减速带时，驾驶员会感觉汽车的振动幅度增加，请问汽车的振动属于什么振动？[答案]

汽车的振动属于受迫振动。正确的打“√”，错误的打“×”。（1）

阻尼振动是机械能不断减小的振动，它一定不是简谐运动。(

)√（2）

在外力作用下的振动就是受迫振动。(

)×（3）

只要受到外力作用，物体振动幅度就会增加。(

)×（4）

物体做受迫振动的频率始终等于自身固有频率，与外力频率无关。(

)×（5）

共振现象总是有害的，所以要避免共振现象发生。(

)×任务1

受迫振动情境引入

荡秋千是我国少数民族朝鲜族的传统体育项目，在一些节日里，他们通过荡秋千来欢庆节日。日常生活中我们的健身广场都会有秋千，有的人可以越荡越高，而有的人需要别人推送才可以荡得越来越高，还有的人很享受那种慢慢停止的过程。问题引领1.秋千为什么会逐渐停下来？[答案]

由于有阻力存在，机械能逐渐减少，所以秋千荡起的高度会逐渐降低，最后停下来。2.大人不断地推送小孩，为什么秋千可以保持稳定摆动？[答案]

大人推送过程实际是补充能量的过程，这样就可以维持秋千稳定摆动。知识生成1.固有振动、阻尼振动

不受外力

阻力振幅2.受迫振动（1）驱动力

作用于④___________的，使系统振动维持下去的，⑤_________的外力。

振动系统周期性驱动力驱动力固有应用探究[活动1]问题讨论：如图所示的实验装置为一挂在曲轴上的弹簧振子，匀速摇动手柄，下面的弹簧振子就会振动起来。实际动手做一下，然后回答问题。（1）

如果手柄不动而用手拉动一下振子，从振幅角度看弹簧振子的振动属于什么振动？从有无周期性外力作用角度看弹簧振子的振动属于什么振动？[答案]

阻尼振动；自由振动。（2）

手柄匀速摇动的意义是什么？[答案]

提供一个周期性的外力，补偿系统振动过程中损耗的能量。（3）

用不同的转速匀速转动把手，弹簧振子的振动有何不同？这能说明什么问题？[答案]

用不同的转速匀速转动把手时，振子振动的快慢并不一样，但振子振动的步调总是跟把手转动的步调一致。这说明振子振动的周期和频率由把手转动的周期和频率决定。[活动2]三个振动的比较

分析问题.物体做受迫振动时，其振动周期是驱动力周期还是固有周期？【提示】当物体做受迫振动时，其振动周期始终与驱动力周期一致。

振动的形式很多，有阻尼振动、受迫振动、简谐振动。我们要能够准确区分这三种振动，可以通过下面的表格来区分。振动类型简谐运动阻尼振动受迫振动产生条件不受阻力作用受阻力作用受阻力和驱动力作用频率固有频率固有频率等于驱动力的频率振动图像

形状不确定常见例子弹簧振子或单摆敲锣打鼓后发出的声音越来越弱机器运转时底座发生的振动任务2

共振现象及其应用情境引入

问题引领1.在振动稳定后比较各球的振幅。

2.在振动稳定后比较各球的周期。

知识生成1.共振（1）条件：驱动力的频率⑨_______系统的固有频率。（2）特征：共振时受迫振动的⑩_______最大。等于振幅（3）共振曲线：如图所示。2.共振的应用与防止（1）应用

采用方法：在应用共振时，驱动力的频率接近或等于振动系统的⑪___________。（2）防止

采用方法：在防止共振时，驱动力的频率与系统的⑫___________相差越大越好。固有频率固有频率应用探究[活动1]问题讨论：用扁担挑水时，有时桶里的水会荡得厉害，并从桶中溅出来，这是为什么？[答案]

人挑水时，通过扁担对水桶施加周期性的驱动力，当驱动力的频率等于桶里水的固有频率时，水发生共振，水的振动就越来越厉害，水就会从桶中溅出来。[活动2]利用共振解决实际问题

分析问题.（1）产生共振的条件是什么？（2）单摆的频率怎么求？

解决共振问题时，我们一般可以采用以下三种方法：

（1）在分析解答有关共振问题时，要抓住产生共振的条件分析。驱动力的频率等于固有频率时产生共振，此时振动的振幅最大。

（2）在解决有关共振的实际问题时，要抽象出受迫振动这一物理模型，弄清驱动力频率和固有频率，然后利用共振的条件进行求解。

（3）图像法解决问题直观方便，如图所示，利用共振图线可以找出最大振幅，以及振动的固有频率或固有周期，然后再利用周期公式进行分析。1.（任务1）（多选）某单摆做阻尼振动的位移—时间图像如图所示，下列说法正确的是(

@33@

)。

BD

D

3.（任务2）一洗衣机在正常工作时非常平稳，在切断电源后，发现洗衣机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(

@37@

)。①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

②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

③正常工作时，洗衣机波轮的运