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1、金太阳 第 1 页 共 6 页 金太阳 1.5受迫振动与共振 学案【学习目标】1了解振动中的能量损失；2利用实验探究受迫振动的规律；3、理解共振现象利用实验探究共振发生的条件。 【重点难点】1、掌握阻尼振动的概念并知道阻尼振动中的能量转化的情况；2、知道受迫振动的频率等于驱动力的频率；与固有频率无关；3、知道发生共振的条件；知道共振的应用和了解防止共振的实例。【学习方法】实验探究法【基本知识点】一振动中的能量损失1、通过实验，理解振动过程中由于阻力的存在而引起的振幅的减小，其实质是振动系统的振动机械能的损失。2、阻尼振动与无阻尼振动当完全不存在阻力时，物体的振动就可以一直保持下去，它的振幅不发
2、生衰减，这种振动叫无阻尼振动。有介质阻力时，物体的振幅逐渐减小，最终会停止振动。这种振幅逐渐减小的振动叫做阻尼振动。二受迫振动1、受迫振动：物体在周期性变化的驱动力作用下的振动就叫做受迫振动。2、实验探究：仔细观察如图所示的实验装置，并理解钩码做受迫振动的机理观察探究受迫振动的频率与驱动力频率和弹簧振子固有振动频率关系3、实验结论：受迫振动稳定后，物体的振动频率等于驱动力的频率，跟物体的固有频率无关. 三、共振1、实验探究：受迫振动的振幅与驱动力频率的关系2、实验结论：受迫振动的振幅与驱动力频率的关系曲线如右图。其意义为：驱动力频率 f 驱 与固有频率 f 固 相差越大振幅越小；驱动力频率 f
3、 驱 与固有频率 f 固 相差越小振幅越大；当驱动力的频率 f 驱 跟物体的固有频率 f 固 相等时，振幅最大。在物体做受迫振动的情况下，当驱动力的频率跟物体的固有频率相等时，振幅最大，这种现象叫共振。3、发生共振的条件：f 驱 f 固 现象：振幅最大金太阳 第 2 页 共 6 页 金太阳 四、共振现象的利用和防止： 防止案例：1、 机器运转对厂房产生周期性的驱动力，使厂房做受迫振动。若驱动力频率接近或等于厂房或建筑部分的固有频率，那么它们可能因共振而遭到破坏。2、 桥梁也可能因为车辆的周期性驱动力而共振，也可能因整齐的行军步伐的周期性驱动力而共振，像本节教材的导引部分所列举的案例：1940
4、年美国 Tacoma 大桥在风中倒塌（Tacoma，音译：塔克马，美国华盛顿州西部港市），而当时的风速还不到设计风速的 1/3，问题出在“ 风”比较特殊，它给桥梁施加了周期性的驱动力，且其频率与桥梁的固有频率恰好很接近。 应用案例（请理阅读解其物理原理）1、 共振机械：共振泵、共振筛2、 乐器的共鸣箱：3、 微波炉4、 物理其他领域：无线电中的“电谐振”，原子物理中的“核磁共振”（这项技术已应用于医学检查）。 案例小结凡要利用共振时，我们就让驱动力频率 f 驱 靠近或等于固有频率 f 固 ；凡需防止共振现象发生，我们应使驱动力频率 f 驱 远离固有频率 f 固 。【典型例题】【例题】行驶着的火
5、车车轮，每接触到两根钢轨相接处的缝隙时，就受到一次撞击使车厢在支着它的弹簧上面振动起来已知车厢的固有同期是 058s，每根钢轨的长是 126 m，当车厢上、下振动得最厉害时，火车的车速等于 ms【解析】该题应用共振的条件来求解火车行驶时，每当通过铁轨的接缝处就会受到一次冲击力，该力即为策动力当策动周期 T 策 和弹簧与车厢的国有周期相等时，即发生共振，即有 T 驱 T 固 0.58 s T 驱 =t=L/v 将代入解得 v= =217 m s LT驱【规律总结】受迫振动及其规律：（1）受迫振动：振动系统在周期性驱动力作用下的振动叫做受迫振动（2）受迫振动的频率：振动稳定后受迫振动的频率等于驱动
6、力的频率，跟系统的固有频率无关（3）共振现象：当驱动力的频率等于振动系统的固有频率时，物体的振幅最大的现象叫做共振（4）发生共振的条件：驱动力的频率等于振动系统的固有频率（5）共振曲线如图所示【课堂练习】课本：P.26家庭作业与活动：1. 2. 3. 4.金太阳 第 3 页 共 6 页 金太阳 【课后检测】见下页金太阳 第 4 页 共 6 页 金太阳 ABCDE探究单摆振动的周期检测题1、在_的外力（驱动力）作用下的振动叫做_，受迫振动的频率不是由自身结构所决定，而是由_决定。2、做受迫振动的物体，当外界驱动力的频率与物体的_相等时，受迫振动的振幅最大，这种现象叫做_。3、给出下列四种振动：A
7、、阻尼振动； B、无阻尼振动；C、受迫振动；D、共振荡秋千时，秋千的振动属于_；受迫振动中，驱动力的频率等于固有频率的现象称为_；音叉在长时间内振动应看作是_；忽略阻力时，浮在水面上的木头上下振动属于_。 （填序号）4、如图所示，在一张紧的绳子上挂 A、B、C、D、E 五只单摆，其中 A、C两个摆的摆长相等。使 A 先摆动起来，其它几个摆也随之摆动起来。这些摆中，做受迫振动的摆是在_摆提供的_力作用下摆动的，该力的频率即_摆的固有频率。做受迫振动的摆中，振幅最大的是_摆。 （填序号）5、如图所示，弹簧上端有一个小环，套在曲轴上。转动摇把，曲轴可以带动弹簧振子上下振动，测得振动频率为 2Hz。然
8、后匀速转动摇把，每分转 240 转。当振子振动稳定后，它的振动周期为 （ ）A0.5 s B0.25 s C2 s D4 s6、下列叙述中不属于共振现象的有（ ）A大队人马迈着整齐步伐过桥可能会导致桥梁断裂B耳朵凑近空热水瓶口能听到嗡嗡的声音C海上风暴引起强烈的震动所产生次声波（频率 f20 Hz）可使海员丧命D把弹簧振子拉到距离平衡位置最远时放手，则此时振幅最大7、两个弹簧振子，甲的固有频率为 f，乙的固有频率为 4f，当它们均在频率为 3f 的驱动力作用下做受迫振动时（ ）A甲的振幅大，振动频率为 f B乙的振幅大，振动频率为 3fC甲的振幅大，振动频率为 3f D乙的振幅大，振动频率为
9、4f8、如图所示，两个质量分别为 M 和 m（Mm）的小球，悬挂在同一根细线上，当先让 M 摆动，过一段时间系统稳定后，下面不正确的结论是（ ）m MA BC金太阳 第 5 页 共 6 页 金太阳 Am 和 M 的周期不相等B当两个摆的摆长相等时，m 摆动的振幅最大C悬挂 M 的细绳长度变化时，m 摆动的振幅也会发生变化D当两个摆长相等时，m 摆动振幅可以超过 M9、队伍过桥不要齐步走，其目的是（ ）A减小对桥的压力 B减小人脚对桥的冲击力C使桥各部分受力均匀 D避免使桥发生共振10、如图所示，三个单摆的摆长为 L1=1.5m，L 2=1m，L 3=0.5m，现用一周期等于 2s 的驱动力，使
10、它们做受迫振动，那么当它们的振动稳定时，下列判断中正确的（ ）A三个摆的周期和振幅相等 B三个摆的周期不等，振幅相等C三个摆的周期相等，但振幅不等 D三个摆的周期和振幅都不相等11、研究单摆受迫振动规律时得到如图所示图象，说法正确的是（ ）A其纵坐标为位移 B其纵坐标为振幅C单摆的固有周期为 2 s D图象的峰值表示共振时的振幅12、下列关于共振和防止共振的说法，正确的有哪些（ ）A共振现象总是有害的，所以总要防止共振现象发生B队伍过桥要慢行是为了不产生周期性的驱动力，从而避免产生共振C火车过桥慢行是为了使驱动力的频率远小于桥的固有频率，从而避免产生共振D利用共振时，应使驱动力的频率接近或等于
11、振动物体的固有频率；防止共振危害时，应使驱动力频率远离振动物体的固有频率13、铁路上每根钢轨长 12m，若支持列车车厢的弹簧的固有周期为 0.8 s，求当车厢振动得最厉害时列车的速度大小。14、如右图所示是一个单摆的共振曲线。（1）试估算此单摆的摆长（g10m/s 2）（2）共振时单摆的振幅为多大？（3）若摆长增大，共振曲线的峰将怎样移动？L3L2L1123f/Hz0.2 0.4 0.6150A/cm金太阳 第 6 页 共 6 页 金太阳 【参考答案】1、持续，受迫振动，驱动力的频率 2、固有频率，共振 3、A，D，B，C 4、A，驱动，A，C 5、B 6、BD 7、B 8、AD9、D 10、C 11、BCD 12、CD13、15m/s 14、 （1）1.6m （2）15cm （3）向左
