高中人教版 (2019)6 受迫振动 共振导学案

受迫振动  共振

【学习目标】

1．知道什么是阻尼振动，阻尼振动的图像的特点。

2．知道什么是受迫振动，知道受迫振动的频率等于驱动力的频率。

3．知道什么是共振以及发生共振的条件，能够解释共振的应用和防止的实例。

【学习重点】

受迫振动时其频率跟驱动力频率的关系，共振。

【学习难点】

受迫振动时其频率跟驱动力频率的关系。

【学习过程】

一、复习热身

1．简谐运动

（1）运动学特征：如果质点的位移与时间的关系遵从______________函数的规律，即它的振动图象（x-t）是一条_________________曲线，这样的振动叫做简谐运动。

（2）动力学特征：如果质点所受到的力与它偏离平衡位置位移的大小成__________，并且总是指向__________，质点的运动就是简谐运动。

2．振幅

（1）定义：振动物体离开平衡位置的____________________。

（2）物理意义：振幅是描述振动____________________的物理量。

二、新课教学

固有振动和固有频率

做简谐运动的物体受到的回复力，是振动系统内部的相互作用力。

如果振动系统不受外力的作用，此时的振动叫做____________，其振动频率称为____________。

注意：系统的固有频率由____________________决定，与振幅的大小____________。

（一）阻尼振动

1．阻尼：即振动系统外的阻力作用，通常包括____________和____________。

2．阻尼振动：振幅________________________的振动，叫做阻尼振动。

3．原因：当振动系统受到阻尼的作用时，系统克服阻尼的作用做功，消耗机械能，因而振幅减小，最后停下来。

绘制阻尼振动的图像：

阻尼振动特点：

①振幅减小，表示__________________________；

②__________________________。

（二）受迫振动

1．用如图所示的实验装置，向下拉一下振子，观察它的振动情况。

（1）振子做的是__________振动，振动一段时间后停止振动。

（2）若匀速转动把手，振子就能够持续地振动下去。

（3）使振子能够持续振动下去的原因是？

（4）用不同的转速匀速地转动把手，观察到的现象是：当把手转速小时，振子振动较慢；当把手转速大时，振子振动较快。此现象说明振动物体振动的快慢与什么因素有关系呢？

2．驱动力：作用于振动系统的____________的外力叫做驱动力。

3．受迫振动：振动系统在____________作用下的振动叫做受迫振动。

4．受迫振动的周期和频率：做受迫振动的系统稳定后，其振动的周期和频率总是____________（填“大于”、“小于”或“等于”）驱动力的周期和频率，与系统的固有周期和频率____________（填“无关”或“有关”）。

（三）共振现象及其应用

1．定义：当驱动力的频率f_________系统的固有频率f0时，受迫振动的_________最大，这种现象叫做共振。

2．条件：驱动力的频率f_________系统的固有频率f0。

3．特征：共振时受迫振动的_________最大。

4．共振曲线：如图所示。

纵坐标——表示________________________________；

横坐标——表示________________________________。

说明：当驱动力频率________物体固有频率时，物体振动的振幅最大；驱动力频率与固有频率相差越大，物体的振幅________。

5．共振现象的应用与防止

（1）应用：_____________________________。

（2）防止：_____________________________。

【达标提升】

1．图为某物体做受迫振动时的共振曲线，从图可知该物体振动的固有频率为______Hz，在驱动力的频率由150Hz增加到250Hz的过程中，物体振动的振幅变化情况是_______。

2．A、B两个弹簧振子，A固有频率为f，B固有频率为4f，若它们均在频率为3f的驱动力作用下做受迫振动，则（     ）

A．振子A的振幅较大，振动频率为f

B．振子B的振幅较大，振动频率为3f

C．振子A的振幅较大，振动频率为3f

D．振子B的振幅较大，振动频率为4f

3.如图所示，是用来测量各种发动机转速的转速计原理图。在同一铁支架NM上焊有固有频率依次为80Hz、60Hz、40Hz、20Hz的四个钢片a、b、c、d。将M端与正在转动的电动机接触，发现b钢片振幅最大，则电动机转速为_______r/min，a、b、c、d此时振动频率为_________。

4．如图所示，在一根张紧的水平绳上，悬挂有a、b、c、d、e五个单摆，让a摆略偏离平衡位置后无初速释放，在垂直纸面的平面内振动；接着其余各摆也开始振动。下列说法中正确的有（     ）

A．各摆的振动周期与a摆相同

B．各摆的振幅大小不同，c摆的振幅最大

C．各摆的振动周期不同，c摆的周期最长

D．各摆均做自由振动

5．铁道上每根钢轨长12.6m，若支持车厢的弹簧和车厢组成的系统周期为0.6s，那么列车的速度为多大时，车厢振动得最厉害？