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1、高二物理 WLX3-411050911、5外力作用下的振动导学案编写：刘峰 审核：徐斌 时间：2014.2.23班级 组别 组名 姓名 【学习目标】1知道阻尼振动和阻尼振动中能量转化的情况。2知道什么是受迫振动及其产生的条件，知道物体做受迫振动的特点。3认识共振现象，知道产生共振现象的条件，.知道共振的应用和防止的事例.和方法。【重点、难点】受迫振动的频率特点、共振的特点及条件【学习过程】知识点1、阻尼振动阅读课本P18页1、2、3自然段完成下列问题1、固有频率：如果振动系统不受外力作用，此时的振动叫_，其振动频率称为_。2、从振幅有无变化来区分，振动可分为_振动和_振动xtO（1）、阻尼振动
2、：振动物体克服摩擦力和其它阻力做功，系统能量_，振幅也随之_，我们把这种振幅逐渐减小的振动叫做 。我们说物体受到的摩擦力或其它阻力为阻尼。振动系统受到的阻尼越大，振幅减小的_，阻尼越小，振幅减小的_。（2）、 阻尼振动的图象：用纵坐标表示振动的振幅，横坐标表示振动的时间，由于阻尼振动是减幅振动，故振动图象如右图所示。(3)、阻尼振动特点：阻尼振动的振幅尽管在减小，但其振动周期(频率)不变，它是由振动系统决定的。振动系统确定后，其振动的周期(频率)就不变，称为固有周期(频率)。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。（4）无阻尼振动：振幅保持不变的振动。说明
3、：10物体做阻尼振动时，振幅虽然不断减小，但振动的频率不会随振幅的减小而变化，由自身的结构特点决定。20阻尼振动在一段不太长的时间内振幅若没有明显减小，可以将其当作简谐振动处理例1一个单摆在做实际的阻尼振动时（ ）A、周期越来越小 B、位移越来越小 C、振幅越来越小 D、机械能越来越小练习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、振动能量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知识点2、受迫振动阅读课本P18-19页第4自然段完成下列问题1、定义：阻尼振动最终要停止，
4、为使系统持续的振动下去，最简单的办法是将周期性的外力作用于振动系统，外力对系统做功，补偿系统的能量损耗，该种周期性的外力叫做_。系统在驱动力作用下的振动叫做_振动。2、受迫振动的特点：（1）受迫振动的周期和频率由_决定，与振动物体的_无关，其周期和频率总等于驱动力的周期和频率。（2）受迫振动的振幅与驱动力的频率和固有频率之差有关，驱动力的频率与固有频率之差越大，受迫振动的振幅越小，反之两者之差越小，振幅越大。当两者的频率_时，受迫振动的振幅最大。3、自由振动：象弹簧振子和单摆那样，物体偏离平衡位置后，它们就在自己的弹力或重力作用下振动起来，而不需要其他外力的推动，这种振动叫做自由振动。思维点拨
5、：物体的振动按照能量是否损耗可分为阻尼振动（减幅振动）和无阻尼振动（等幅振动）；按照振动的成因可分为自由振动和受迫振动。例2下列各种振动,不属于受迫振动的是（ ）A、敲击后的锣面的振动 B、缝纫机针的振动 C、人挑担子时,担子上下振动 D、蜻蜓、蝴蝶翅膀的振动练习2如图所示，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，开始时不转动摇把，让振子上下自由振动，测得振动频率为2Hz，然后匀速转动摇把，转速为240r/min，当振子振动稳定后，它的振动周期为（ ）A、1/2s B、1/4s C、2s D、4s知识点3：共振阅读课本P19页第5自然段完成下列问题不管系统的固有频率如何，
6、受迫振动的频率总等于驱动力的频率，与系统的固有频率无关，但受迫振动的振幅与驱动力的频率和固有频率有关；1、定义：当驱动力的频率等于系统的固有频率时受迫振动的振幅最大，该种现象叫做_。受迫振动的振幅随驱动力频率的变化而变化；驱动力的频率与物体的固有频率越接近，受迫振动的振幅越大。2、条件：_，即驱动力的频率_固有频率。3.共振曲线（1）共振曲线：受迫振动的振幅A与驱动力的频率f及振动物体的固有频率f之间的关系有关，它们之间的这种关系可用图象来表示，这个图象叫共振曲线，如图所示。纵轴表示受迫振动的振幅，横轴表示驱动力的频率。（2）共振曲线的特点：当驱动力频率等于物体固有频率时，物体振动的振幅最大。
7、当固有频率不等于驱动力频率时，二者越接近，振幅越大；相差越大，振幅越小。共振曲线上除峰值外，其他某一振幅都对应两个驱动力频率。 4.共振的应用和防止 （1）利用共振时，应使驱动力的频率接近或等于物体的固有频率。实例：共振筛、音箱、小提琴与二胡等乐器设置共鸣箱、建筑工地上浇铸混凝土时使用的振捣器、跳水运动员做起跳动作的“颠板”过程等。 （2）防止共振时，应使驱动力的频率与振动物体的固有频率不同，而且相差越大越好。实例：火车过桥时要放慢速度、军队过桥时用便步行走、轮船航行时要看波浪的打击方向而改变轮船的航向和速度、机器运转时为了防止共振要调节转速等。例3如图所示演示装置，一根张紧的水平绳上挂着五个
8、单摆，其中A、E摆长相同，先使A摆摆动，其余各摆也摆动起来，可以发现（ ） A、各摆摆动的周期均与A摆相同B、B摆振动的周期最短C、C摆振动的周期最长D、E摆的振幅最大练习3在火车的车厢里悬挂一摆长l=40cm的单摆，由于铁轨接合处给火车的撞击使摆球发生受迫摆动。已知铁轨长L=12.56m，当摆球的振幅最大时，火车的速度为（ ）A、5m/s B、10m/s C、15m/s D、20m/s【典型例题】例1.如图所示是一个单摆做阻尼振动的振动图象，A、B两点所在直线与横轴平行。下列说法正确的是（ )A.物体A时刻的动能等于B时刻的动能B.物体A时刻的势能等于B时刻的势能C.物体A时刻的机械能等于B
9、时刻的机械能D.物体A时刻的机械能大于B时刻的机械能例2.如图所示是探究单摆共振条件时得到的图象，它表示振幅跟驱动力频率之间的关系，请完成：（1）这个单摆的摆长是多少？（2）如果摆长变长一些，画出来的图象的高峰将向哪个方向移动？ 【当堂检测】1、关于阻尼振动，下列说法中正确的是（ ）A. 机械能不断减少 B. 动能不断减少 C. 振幅不断减小 D. 一定不是简谐运动2、两个弹簧振子，甲的固有频率是100Hz，乙的固有频率是400Hz，若它们均在频率是300Hz的驱动力作用下做受迫振动，则（ ）A甲的振幅较大，振动频率是100Hz B乙的振幅较大，振动频率是300HzC甲的振幅较大，振动频率是3
10、00Hz D乙的振幅较大，振动频率是400Hz3、关于受迫振动，下列说法中正确的是：（ ）A. 是在一定外力作用下的振动 B. 振动频率可能大于或小于系统的固有频率C. 振动频率一定等于固有频率 D. 振动频率一定等于驱动力的频率4、一洗衣机在正常工作时非常平稳，当切断电源后，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()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正常工作时，洗衣机波轮的运转频率等于洗衣机的固有频率当洗衣机振动最剧烈时，波轮的运转频率恰好等于洗衣机的固有频率A B C D5、部队经过
11、桥梁时，规定不许齐步走，登山运动员登高山时，不许高声叫喊，主要原因是()A减轻对桥的压力，避免产生回声B减少对桥、雪山的冲量C避免使桥、使雪山发生共振D使桥受到的压力更不均匀，使登山运动员耗散能量减少6、下列现象中，防止共振现象危害的是（ ）A. 秋千越荡越高B. 火车过桥时要慢开C. 轮船航行时受到波浪的冲击，改变轮船的航行速率D. 建房时要考虑厂房的固有频率与机器开动时振动频率的差异7、如图所示，在曲轴A上悬挂一个弹簧振子，若摇动摇把C，曲轴可以带动弹簧振子上下振动，开始时不转动摇把，测得弹簧振子在10秒内完成20次全振动，然后匀速转动摇把，当其转速为_转/秒时，弹簧振子的振幅最大。当摇把转速为4转/秒时，弹簧振子振动稳定后的振动周期T=_s。 8、汽车的车身是装在弹簧上的，如果这个系统的固有周期是1.5s，汽车在一条起伏不平的路上行驶，路上各凸起处大约都相隔8m，汽车以多大速度行驶时，车身上下颠簸得最剧烈？【学后反思】：
