2018年高中物理 第十一章 机械振动 第5节 外力作用下的振动学案(新人教版)选修3-4.doc

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1、第5节外力作用下的振动阻尼振动[探新知·基础练]1．固有振动和固有频率(1)固有振动：不受外力作用的振动。(2)固有频率：固有振动的频率。2．阻尼振动(1)阻尼：当振动系统受到阻力作用时，振动受到了阻尼。(2)阻尼振动：振幅逐渐减小的振动，如图所示。[辨是非](对的划“√”，错的划“×”)1．阻尼振动的振幅是逐渐减小的。(√)2．做阻尼振动的物体机械能可能不变。(×)3．做阻尼振动的物体频率是不变的。(√)[释疑难·对点练]1．阻尼振动的特点阻尼振动中振幅逐渐减小，其机械能逐渐减小，但振动的频率不会变化，此频率称为固有频率，由振动系统决定。2．阻尼振动与

2、简谐运动的比较阻尼振动简谐运动产生原因受到阻力作用不受阻力作用振幅如果没有能量补充，物体的振幅会越来越小振幅不变振动能量有损失保持不变振动图象实例汽车上的减振器的振动弹簧振子在光滑面上的振动[试身手]1．(多选)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，周期不变解析：选BD　因单摆做阻尼振动，根据阻尼振动的定义可知，其振幅越来越小。而单摆振动过程中的周期是其固有周期，是由本身条件决定的，是不变的，故A项错误，B项正确；又因

3、单摆做阻尼振动的过程中，振幅逐渐减小，振动的能量也在减小，即机械能在减少，所以C项错误，D项正确。受迫振动[探新知·基础练]1．自由振动在没有任何阻力的情况下，给振动系统一定能量，使它开始振动，这样的振动叫自由振动。自由振动的周期是系统的固有周期。如果把弹簧振子拉离平衡位置后松手，弹簧振子的振动就是自由振动。2．驱动力如果存在阻尼作用，振动系统最终会停止振动。为了使系统持续振动下去，对振动系统施加周期性的外力，外力对系统做功，补偿系统的能量损耗，这种周期性的外力叫做驱动力。3．受迫振动(1)定义：系统在驱动力作用下的振动，叫做受迫振动。(2)受迫振动的频

4、率(周期)：做受迫振动的物体，其振动频率总等于驱动力的频率，与系统的固有频率无关。[辨是非](对的划“√”，错的划“×”)1．做受迫振动的物体的振动频率等于驱动力的频率。(√)2．物体做受迫振动时，其振动频率与固有频率无关。(√)3．做受迫振动的系统的机械能守恒。(×)[释疑难·对点练]受迫振动的特点(1)做受迫振动的物体，其振动频率由驱动力频率决定，即其振动频率总等于驱动力的频率，驱动力频率改变，物体做受迫振动的频率就改变，与系统的固有频率无关。(2)物体的固有频率对其所做的受迫振动也有影响，表现在其振幅的大小上，驱动力频率越接近物体的固有频率，其振幅

5、越大。[试身手]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，钟的振动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沿上下方向振动解析：选B　受迫振动是振动物体在系统驱动力作用下的运动，故只有B对。共振的条件[探新知·基础练]1．共振的条件驱动力的频率等于系统的固有频率。2．特征在受迫振动中，共振时受迫振动的振幅最大。3．共振曲线(如图所示)[辨是非](对的划“√”，错的划“×”)1．发生共振时，驱动力可能对系统做正功，也可能对系统做负功。(×)2．发生共振时，受迫振

6、动的振幅最大。(√)3．驱动力的频率等于系统的固有频率时发生共振。(√)[释疑难·对点练]1．对共振条件的理解(1)从受力角度看：当振动物体所受驱动力的方向跟它的运动方向相同时，驱动力对它起加速作用，使它的振幅增大，驱动力的频率跟物体的固有频率越接近，使物体振幅增大的力的作用次数就越多，当驱动力的频率等于物体的固有频率时，它的每一次作用都使物体的振幅增加，从而振幅达到最大。(2)从功能关系看：当驱动力的频率越接近物体的固有频率时，驱动力与物体运动一致的次数越多，驱动力对物体做正功越多，振幅就越大。当驱动力的频率等于物体的固有频率时，驱动力始终对物体做正功

7、，使振动能量不断增加，振幅不断增大，直到增加的能量等于克服阻尼作用损耗的能量，振幅才不再增加。2．自由振动、受迫振动和共振的比较自由振动受迫振动共振受力情况仅受回复力受周期性驱动力作用受周期性驱动力作用振动周期或频率由系统本身性质决定，即固有周期或固有频率由驱动力的周期或频率决定，即T＝T驱或f＝f驱T驱＝T固或f驱＝f固振动能量振动物体的机械能不变由产生驱动力的物体提供振动物体获得的能量最大常见例子弹簧振子或单摆(θ≤5°)机械工作时底座发生的振动共振筛、声音的共鸣等[试身手]3．如图所示，在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

8、。开始时不转动摇把，让振子自由上下振动，测得其频率为2Hz；然后以60r/min