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1、第 4 节,理解教材新知,把握热点考向,应用创新演练,第一章,知识点一,知识点二,考向二,考向一,随堂基础巩固,课时跟踪训练,知识点三,1.系统的固有频率是指系统自由振动的 频率，由系统本身的特征决定。物体 做阻尼振动时，振幅逐渐减小，但振 动频率不变。 2物体做受迫振动的频率一定等于周期性驱动力的频率，与 系统的固有频率无关。 3当驱动力的频率与系统的固有频率相等时，发生共振，振 幅最大。 4物体做受迫振动时，驱动力的频率与固有频率越接近，振 幅越大，两频率差别越大，振幅越小。,自学教材,1阻尼振动 系统在振动过程中受到 的作用，振动逐渐消逝(A减小)， 逐步转变为其他能量。,阻力,振动能量
2、,2自由振动 系统不受外力作用，也不受任何 ，只在自身回复力作用下， 不变的振动。 3固有频率 的频率，由系统本身的特征决定。,阻力,振幅,自由振动,重点诠释,现实生活中的振动几乎都是阻尼振动，原因就是在振动中始终受到空气阻力的作用，系统克服阻力做功，机械能不再守恒，像挂钟不上发条，钟摆就会停下来。简谐运动是不受阻力的运动，不损失机械能，这是一种理想模型。下面为两种运动的对比：,1自由摆动的秋千，摆动的振幅越来越小，下列说法正确 的是() A机械能守恒 B能量正在消失 C总能量守恒，机械能减小 D只有动能和势能的相互转化,解析：自由摆动的秋千可以看做阻尼振动的模型，振动系统中的能量转化也不是系
3、统内部动能和势能的相互转化，振动系统是一个开放系统，与外界时刻进行能量交换。系统由于受到阻力，消耗系统能量做功，而使振动的能量不断减小，但总能量守恒。 答案：C,自学教材,1持续振动的获得 实际的振动由于阻尼作用最终要停下来，要维持系统的持续振动，办法是使 的外力作用于振动系统，外力对系统做功，补偿系统的 。 2驱动力 作用于振动系统的 的外力。,周期性,能量损耗,周期性,3受迫振动 振动系统在 作用下的振动。 4受迫振动的频率 做受迫振动的系统振动稳定后，其振动周期(频率)等于 的周期(频率)，与系统的 无关。,驱动力,驱动力,固有周期(频率),重点诠释,自由振动与受迫振动的对比,22011
4、年3月日本发生了强烈地震灾害，导致很多房屋坍塌， 下列有关地震发生时的说法正确的是() A所有建筑物振动周期相同 B所有建筑物振幅相同 C建筑物的振动周期由其固有周期决定 D所有建筑物均做受迫振动 解析：所有建筑物均做受迫振动，其振动周期与固有周期无关，都等于驱动力的周期，故A、D正确。 答案：AD,自学教材,1共振 驱动力的 等于振动物体的 时，受迫振动的 的现象。 2产生共振的条件 驱动力频率 系统的固有频率。 3共振的特征 共振时受迫振动的 最大。,频率,固有频率,振幅最大,等于,振幅,4共振曲线 如图141所示。,图141,5共振的应用与防止 (1)共振的应用： 采用方法：在应用共振时
5、，驱动力频率接近或等于振动系统的 。 实例： 。 (2)共振的防止： 采用方法：在防止共振时，驱动力频率与系统的 相差越大越好。 实例：部队过桥时用 ；火车过桥要 ；轮船航行时，改变航向或航速。,固有频率,转速计,固有频率,便步,慢开,重点诠释,1受迫振动和共振的比较 (1)共振是受迫振动的特殊情况： 受迫振动的频率不受固有频率的影响，但受迫振动的振幅与固有频率有关，即固有频率与驱动力频率越接近，振幅越大，当驱动力频率与固有频率相等时，振幅最大，发生共振。 (2)受迫振动的周期或频率等于驱动力的周期或频率，与系统的固有频率无关，但发生共振的条件是驱动力的频率与系统固有频率相等。,2对共振的进一
6、步理解 (1)从受力角度来看：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，从而使振幅达到最大。,(2)从功能关系来看：当驱动力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。当驱动力频率等于物体固有频率时，驱动力始终对物体做正功，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时，振幅才不再增加。,3利用共振解决问题 (1)在分析解答有关共振问
7、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，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，如图142所示。,图142,3如图143所示，三个单摆的摆长为L11.5 m，L2 1 m，L30.5 m，现用一周期等于2 s的驱动力，使它们做受迫振动，那么当它们的振动稳定时，下列判断中正确的是(),图143,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
8、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,答案：C,例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小于前一时刻的机械能,思路点拨在阻尼振动中，振动系统的机械能减小，即动能和势能之和减小。但在一段较短的时间内，动能和势能不一定都减小，关键要看动能与势能之间是如何转化的以及转化的快慢。 解析单摆在振动过程中，因不断克服空气阻力做功，使机械能逐渐转化为内能，选项A和D对；虽然单摆总的机械能在逐渐减小，但在振动过程中动能和势能仍不断地相互
9、转化，动能转化为势能时，动能逐渐减小，势能逐渐增大，而势能转化为动能时，势能逐渐减小，动能逐渐增大，所以不能断言后一时刻的动能(或势能)一定小于前一时刻的动能(或势能)，故选项B、C不对。 答案AD,借题发挥 (1)振动的振幅逐渐减小，则振动系统的能量(机械能)逐渐减小，而振动系统的动能和势能如何变化，还要看振子是远离平衡位置还是向平衡位置振动。 (2)振动系统的能量不断减少，但其阻尼振动的频率是不变的，其频率为固有频率，由系统本身决定。,1一单摆做阻尼振动，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
10、中，机械能不守恒，周期不变,解析：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。又因单摆做阻尼振动过程中，振幅逐渐减小，振动的能量也在减少，即机械能在减少，所以C项错，D项对。 答案：BD,例2铺设铁轨时，每两根钢轨接缝处都必须留有一定的间隙，匀速运行的列车经过轨端接缝处时，车轮就会受到一次冲击。由于每一根钢轨长度相等，所以这个冲击力是周期性的，列车受到周期性的冲击做受迫振动。普通钢轨长为12.6 m，列车固有振动周期为0.315 s。下列说法正确的是 () A列车的危险速率为40 m/s B列
11、车过桥需要减速，是为了防止发生共振现象 C列车运行的振动频率和列车的固有频率总是相等的 D增加钢轨的长度有利于列车高速运行,思路点拨解答本题时应注意以下两点： (1)火车轮每过一根钢轨就会振动一次，所以通过一根钢轨的时间就是火车实际振动的周期； (2)“列车固有振动周期为0.315 s”表示火车的实际周期必须与之不相等。,答案ABD,借题发挥 分析、解决有关共振问题的方法： (1)在分析解答有关共振问题时，要抓住产生共振的条件：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。,2.如图144表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，振子振动频率为f3 C假如让振子自由振动，它的频率为f2 D振子做自由振动时，频率可以为f1、f2、f3,解析：由共振曲线知，弹簧振子的固有频率为f2，故当驱动力的频率等于f2时，振子发生共振，A正确。当振子自由振动时其频率为固有频率，C正确、D错误。当驱动力的频率为f3时，振子做受迫振动，频率等于驱动力的频率f3，B正确。 答案：ABC,随堂基础巩固,点击下图片进入,课时跟踪训练,点击下图片进入,
