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高中物理教科版 (2019)选择性必修 第一册第二章 机械振动5 阻尼振动 受迫振动教课ppt课件
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这是一份高中物理教科版 (2019)选择性必修 第一册第二章 机械振动5 阻尼振动 受迫振动教课ppt课件，共57页。PPT课件主要包含了回复力，自由振动，系统本身的特征，保持不变，周期性，驱动力，固有频率，最大值，振幅A，驱动力频率f等内容，欢迎下载使用。
必备知识·自主预习储备
知识点一 阻尼振动1．自由振动系统不受外力作用，只在自身_______作用下的振动。_________的频率称为系统的固有频率，固有频率由_______________决定。2．无阻尼振动理想情况下振幅_________的振动。
3．阻尼振动(1)阻尼振动
_____随时间逐渐减小，振动能量逐步转变为其他能量的振动。阻尼振动的图像如图所示，振幅越来越小，最后停止振动。
(2)振动系统能量衰减的两种方式①振动系统受到_____阻力作用，机械能逐渐转化为_____。②振动系统引起邻近介质中各_____的振动，能量向外辐射出去。思考 阻尼振动的频率随振幅改变吗？提示：不改变。
体验 1：思考辨析(正确的打√，错误的打×)(1)固有频率由系统本身决定。( )(2)阻尼振动的频率不断减小。( )(3)阻尼振动的振幅不断减小。( )
知识点二 受迫振动 共振1．受迫振动(1)驱动力：作用于振动系统的_______的外力。(2)受迫振动：振动系统在_______作用下的振动。(3)受迫振动的频率：物体做受迫振动达到稳定后，物体振动频率等于_______的频率，与物体的_________无关。
2.共振(1)定义：当驱动力的频率_____固有频率时，物体做受迫振动的振幅达到_______的现象。(2)条件：驱动力频率_____物体的固有频率。(3)特征：共振时受迫振动的_____最大。(4)共振曲线：如图所示。表示受迫振动的______与____________的关系图像，图中f0为振动物体的固有频率。
3．共振的应用和防止在需要利用共振时，应使驱动力的频率_____或_____振动系统的固有频率，例如共振筛；在需要防止共振时，应使驱动力的频率_____振动系统的固有频率。
体验 2：思考辨析(正确的打√，错误的打×)(1)受迫振动的频率等于振动系统的固有频率。( )(2)驱动力频率越大，振幅越大。( )(3)共振只有害处没有好处。( )(4)做受迫振动的物体一定会发生共振。( )
3：填空A、B两个弹簧振子，A的固有频率为f，B的固有频率为4f，若它们均在频率为f的驱动力作用下做受迫振动，则________的振幅较大，A的振动频率是________，B的振动频率是________。[答案] A f f
关键能力·情境探究达成
考点1 简谐振动、阻尼振动和受迫振动 考点2 对共振的理解
如图所示的实验装置为一挂在曲轴上的弹簧振子，匀速摇动手柄，下面的弹簧振子就会振动起来。实际动手做一下，然后回答以下几个问题。
(1)如果手柄不动而用手拉动一下振子，从振幅角度看弹簧振子的振动属于什么振动？从有没有系统外力作用角度看弹簧振子的振动属于什么振动？提示：阻尼振动 自由振动
(2)用不同的转速匀速转动手柄，弹簧振子的振动有何不同？这能说明什么问题？提示：转速大时弹簧振子振动得快，说明弹簧振子振动的周期和频率由手柄转速决定。
1．三种振动的认识(1)简谐运动是一种理想化的模型，物体运动过程中的一切阻力都不考虑。(2)阻尼振动考虑阻力的影响，是更实际的一种运动。(3)受迫振动是物体做阻尼振动时受到周期性驱动力作用下的振动。
考点1 简谐振动、阻尼振动和受迫振动
角度1 阻尼振动的理解【典例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．通过某一位置时，机械能始终不变D．机械能不守恒，周期不变
BD [根据阻尼振动的定义可知，单摆振幅越来越小，而振动过程中的周期是其固有周期，是由单摆本身性质决定的，是不变的，故A错误，B正确；阻尼振动过程中，振幅逐渐减小，振动的能量也在逐渐减少，即机械能在逐渐减少，所以C错误，D正确。]
角度2 受迫振动【典例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，而让振子自由上下振动，测得其频率为2 Hz，然后匀速转动摇把，转速为240 r/min，当振子振动稳定时，它振动的周期为( )
A．0.5 sB．0.25 sC．2 sD．4 s
理解阻尼振动和受迫振动的三点注意(1)阻尼振动的特点：振幅不断减小，机械能逐渐减少(不守恒)，但周期(或频率)并不变。(2)受迫振动的周期和频率由驱动力的周期和频率决定，与振动物体自身的固有周期和固有频率无关。(3)受迫振动的振幅大小与驱动力的周期和频率有关：①驱动力的频率与振动物体的固有频率越接近，受迫振动的振幅就越大，当两者相等时，振动物体受迫振动的振幅最大；②两者相差越大，受迫振动的振幅就越小。
[跟进训练]1．(角度1)(多选)如图所示是单摆做阻尼振动的振动图线，下列说法正确的是( )
A．摆球在M时刻的动能等于N时刻的动能B．摆球在M时刻的势能等于N时刻的势能C．摆球在M时刻的机械能等于N时刻的机械能D．摆球在M时刻的机械能大于N时刻的机械能
BD [单摆做阻尼振动，因此摆球机械能不断减少，D正确，C错误；由题图又看出M、N两时刻单摆的位移相同，即在同一位置，摆球势能相同，B正确；因摆球机械能越来越小，所以摆球在N时刻动能比M时刻动能小，A错误。]
2．(角度2)如图所示的装置中，在曲轴AB上悬挂一个弹簧振子，若不转动把手C，让其上下自由振动，周期为T1，若使把手以周期T2(T2＞T1)匀速转动，当运动都稳定后( )
D [弹簧振子在把手作用下做受迫振动，因此弹簧振子的振动周期等于驱动力的周期，即等于T2，故A、B错误；驱动力的周期与弹簧振子的固有周期越接近，弹簧振子的振幅越大，由于T2＞T1，欲使弹簧振子的振幅增大，应使T2减小，即把手的转速应增大，故C错误，D正确。]
1．共振的条件：驱动力的频率与系统的固有频率相等，即f驱＝f固。2．共振曲线如图所示，共振曲线的横坐标为驱动力的频率，纵坐标为受迫振动的振幅。
(1)从受力角度看：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，直到振幅达到最大。(2)从功能关系看：当驱动力的频率等于物体的固有频率时，驱动力对物体做正功，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，振幅才不再增加。振动能量最大，振幅最大。(3)认识曲线的形状：f＝f0时发生共振；f>f0或f
【典例3】 (多选)如图所示，一根绷紧的水平绳上挂五个摆，摆球质量均相同，其中A、E摆长均为l，先让A摆振动起来，其他各摆随后也跟着振动起来，则稳定后( )
A．其他各摆振动周期跟A摆相同B．其他各摆振动的振幅大小相等C．其他各摆振动的振幅大小不同，E摆的振幅最大D．B、C、D三摆振动的振幅大小不同，B摆的振幅最小
思路点拨：解答本题关键把握两点：(1)5个单摆中，由A摆摆动从而带动其他4个单摆做受迫振动，则受迫振动的频率等于A摆摆动的频率。(2)做受迫振动的单摆的固有频率等于驱动力的频率时出现共振且振幅最大。
对共振现象的两点说明(1)从受力角度来看：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时间就越大，当驱动力的频率等于物体的固有频率时，它的全部作用时间都使物体的振幅增加，从而振幅达到最大。(2)从功能关系来看：当驱动力的频率越接近物体的固有频率时，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，从而振幅达到最大。
[跟进训练]3．(多选)如图所示为一个弹簧振子做受迫振动时振幅与驱动力频率之间的关系图像，由图可知( )
A．让振子自由振动，它的频率可以为f1、f2、f3B．驱动力频率为f2时，振子处于共振状态C．驱动力频率为f3时，振子的振动频率为f3D．假如让振子自由振动，它的频率是f2
BCD [由题意可知，当驱动力的频率变化时，做受迫振动的弹簧振子的振幅在变化，当驱动力频率为f2时，弹簧振子发生共振，受迫振动的振幅最大，B正确；弹簧振子做受迫振动的频率等于驱动力的频率，C正确；假如让振子自由振动，其频率为固有频率，由系统本身决定，应为f2，故A错误，D正确。]
学习效果·随堂评估自测
1．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．电磁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，随吊床一起摆动D．不受外力的弹簧振子在竖直方向上沿上下方向振动B [受到敲击后的钟不再受驱动力，其振动是自由振动，A错误；电磁打点计时器接通电源后，振针的振动受电源的驱动，属于受迫振动，B正确；小孩睡在自由摆动的吊床上，随吊床一起摆动属于自由振动，C错误；不受外力的弹簧振子在竖直方向上沿上下方向振动，属于自由振动，D错误。]
2．(多选)单摆在空气中做阻尼振动，下列说法正确的是( )A．振动的能量逐渐转化为其他形式的能量B．后一时刻摆球的动能一定比前一时刻小C．后一时刻摆球的势能一定比前一时刻小D．后一时刻摆球的机械能一定能比前一时刻小
AD [阻力不能忽略的情况下，要克服阻力做功，振动的能量在逐渐转化为其他形式的能量，A正确；单摆的动能是变化的，向下摆动时动能增大，向上摆动时动能减小，所以后一时刻摆球的动能不一定比前一时刻的动能小，故B错误；后一时刻摆球的势能不一定比前一时刻的势能小，比如从最低点摆动时，C错误；阻尼振动中机械能不断减小，故后一时刻摆球的机械能一定比前一时刻的机械能小，D正确。]
3．(多选)(2021·浙江1月选考)为了提高松树上松果的采摘率和工作效率，工程技术人员利用松果的惯性发明了用打击杆、振动器使松果落下的两种装置，如图甲、乙所示。则( )
A．针对不同树木，落果效果最好的振动频率可能不同B．随着振动器频率的增加，树干振动的幅度一定增大C．打击杆对不同粗细树干打击结束后，树干的振动频率相同D．稳定后，不同粗细树干的振动频率始终与振动器的振动频率相同
AD [ 根据发生共振的条件，当振动器的频率等于树木的固有频率时产生共振，此时落果效果最好，而不同的树木的固有频率不同，针对不同树木，落果效果最好的振动频率可能不同，A正确；当振动器的振动频率等于树木的固有频率时产生共振，此时树干的振幅最大，则随着振动器频率的增加，树干振动的幅度不一定增大，B错误；打击杆对不同粗细的树干打击结束后，树干按固有频率振动，所以树干的振动频率不一定相同，C错误；树干在振动器的振动下做受迫振动，物体做受迫振动的频率等于驱动力的频率，所以稳定后，不同粗细的树干的振动频率始终与振动器的振动频率相同，D正确。]
4．(新情境题，以小提琴的原理为背景，考查受迫振动)弦乐器小提琴是由两端固定的琴弦产生振动而发音的，如图甲所示。为了研究同一根琴弦振动频率与哪些因素有关，可利用图乙所示的实验装置，一块厚木板上有A、B两个楔支撑着琴弦，其中A楔固定，B楔可沿木板移动来改变琴弦振动部分的长度，将琴弦的末端固定在木板O点，另一端通过滑轮接上砝码以提供一定拉力，轻轻拨动琴弦，在AB间产生振动(不计摩擦)。
(1)先保持拉力为150 N不变，改变AB的距离L(即改变琴弦长度)，测出不同长度时琴弦振动的频率，记录结果如表1所示。表1
甲 乙
从表1数据可判断在拉力不变时，琴弦振动的频率f与弦长L的关系为________。
[答案] 频率f与弦长L成反比
(2)保持琴弦长度为0.80 m不变，改变拉力，测出不同拉力时琴弦振动的频率，记录结果如表2所示。表2
从表2数据可判断在琴弦长度不变时，琴弦振动的频率f与拉力F的关系为________。
[答案] 频率f与拉力F的算术平方根成正比
回归本节知识，自我完成以下问题：1．做阻尼振动的物体，振幅和频率有什么特点？提示：振幅逐渐减小，频率保持不变。2．做受迫振动的物体，其频率由什么决定？提示：频率由驱动力的频率决定。3．物体发生共振的条件是什么？提示：驱动力的频率等于物体的固有频率。
阅读材料·拓展物理视野
共振的本质共振的过程类似于一个强烈的正反馈过程，可以使系统在短时间内剧烈膨胀，那么共振的本质是什么？一切的振动其表现形式必然是位移，其背后则必然是能量的流动。共振威力巨大的根本原因在于共振使外界的力量直接作用于分子、原子层次(或者某个其他的特定层次)，并不断地吸收能量，使其发生小范围的剧烈位移。如果外界的频率与固有频率不一致，那
么外力的作用对象就是整个物体，但是如果与固有频率一致，那作用对象就直接变成了一个个的分子、原子，共振破坏了粒子之间的团结，使之互相内斗，结果就使整个系统瞬间崩溃。从钟摆这个宏观的振动系统来看，如果外力的步调和钟摆的固有频率相同(比如总是在钟摆运动到最高点时，给予钟摆一个斜向下的力)，那钟摆就会不断地吸收外界的能量。外界能量每一次都会被完全吸收，并且钟摆不向外界输出任何能量，这样钟摆本身所具有的能量就会急
剧增加。如果外力的步调与钟摆不一致，那么上一次吸收的能量，下一次可能就被外力抵消掉，钟摆本身的重力势能也会被外力不时的抵消掉，这就使钟摆本身所具有的能量总是保持在一个波动的水平，并且峰值不会太高，能量在反复地吸收、散失、吸收、散失。
简言之，共振的威力就在于外力以最精准的方式(或者说节奏)作用于物体最微观的层次(或者说特定的层次)，使物体在该层次的每个基本单元(比如钟摆、原子、分子)不断吸收能量，进而发生剧烈位移，并最终在该层次产生极大的破坏作用。
必备知识·自主预习储备
知识点一 阻尼振动1．自由振动系统不受外力作用，只在自身_______作用下的振动。_________的频率称为系统的固有频率，固有频率由_______________决定。2．无阻尼振动理想情况下振幅_________的振动。
3．阻尼振动(1)阻尼振动
_____随时间逐渐减小，振动能量逐步转变为其他能量的振动。阻尼振动的图像如图所示，振幅越来越小，最后停止振动。
(2)振动系统能量衰减的两种方式①振动系统受到_____阻力作用，机械能逐渐转化为_____。②振动系统引起邻近介质中各_____的振动，能量向外辐射出去。思考 阻尼振动的频率随振幅改变吗？提示：不改变。
体验 1：思考辨析(正确的打√，错误的打×)(1)固有频率由系统本身决定。( )(2)阻尼振动的频率不断减小。( )(3)阻尼振动的振幅不断减小。( )
知识点二 受迫振动 共振1．受迫振动(1)驱动力：作用于振动系统的_______的外力。(2)受迫振动：振动系统在_______作用下的振动。(3)受迫振动的频率：物体做受迫振动达到稳定后，物体振动频率等于_______的频率，与物体的_________无关。
2.共振(1)定义：当驱动力的频率_____固有频率时，物体做受迫振动的振幅达到_______的现象。(2)条件：驱动力频率_____物体的固有频率。(3)特征：共振时受迫振动的_____最大。(4)共振曲线：如图所示。表示受迫振动的______与____________的关系图像，图中f0为振动物体的固有频率。
3．共振的应用和防止在需要利用共振时，应使驱动力的频率_____或_____振动系统的固有频率，例如共振筛；在需要防止共振时，应使驱动力的频率_____振动系统的固有频率。
体验 2：思考辨析(正确的打√，错误的打×)(1)受迫振动的频率等于振动系统的固有频率。( )(2)驱动力频率越大，振幅越大。( )(3)共振只有害处没有好处。( )(4)做受迫振动的物体一定会发生共振。( )
3：填空A、B两个弹簧振子，A的固有频率为f，B的固有频率为4f，若它们均在频率为f的驱动力作用下做受迫振动，则________的振幅较大，A的振动频率是________，B的振动频率是________。[答案] A f f
关键能力·情境探究达成
考点1 简谐振动、阻尼振动和受迫振动 考点2 对共振的理解
如图所示的实验装置为一挂在曲轴上的弹簧振子，匀速摇动手柄，下面的弹簧振子就会振动起来。实际动手做一下，然后回答以下几个问题。
(1)如果手柄不动而用手拉动一下振子，从振幅角度看弹簧振子的振动属于什么振动？从有没有系统外力作用角度看弹簧振子的振动属于什么振动？提示：阻尼振动 自由振动
(2)用不同的转速匀速转动手柄，弹簧振子的振动有何不同？这能说明什么问题？提示：转速大时弹簧振子振动得快，说明弹簧振子振动的周期和频率由手柄转速决定。
1．三种振动的认识(1)简谐运动是一种理想化的模型，物体运动过程中的一切阻力都不考虑。(2)阻尼振动考虑阻力的影响，是更实际的一种运动。(3)受迫振动是物体做阻尼振动时受到周期性驱动力作用下的振动。
考点1 简谐振动、阻尼振动和受迫振动
角度1 阻尼振动的理解【典例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．通过某一位置时，机械能始终不变D．机械能不守恒，周期不变
BD [根据阻尼振动的定义可知，单摆振幅越来越小，而振动过程中的周期是其固有周期，是由单摆本身性质决定的，是不变的，故A错误，B正确；阻尼振动过程中，振幅逐渐减小，振动的能量也在逐渐减少，即机械能在逐渐减少，所以C错误，D正确。]
角度2 受迫振动【典例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，而让振子自由上下振动，测得其频率为2 Hz，然后匀速转动摇把，转速为240 r/min，当振子振动稳定时，它振动的周期为( )
A．0.5 sB．0.25 sC．2 sD．4 s
理解阻尼振动和受迫振动的三点注意(1)阻尼振动的特点：振幅不断减小，机械能逐渐减少(不守恒)，但周期(或频率)并不变。(2)受迫振动的周期和频率由驱动力的周期和频率决定，与振动物体自身的固有周期和固有频率无关。(3)受迫振动的振幅大小与驱动力的周期和频率有关：①驱动力的频率与振动物体的固有频率越接近，受迫振动的振幅就越大，当两者相等时，振动物体受迫振动的振幅最大；②两者相差越大，受迫振动的振幅就越小。
[跟进训练]1．(角度1)(多选)如图所示是单摆做阻尼振动的振动图线，下列说法正确的是( )
A．摆球在M时刻的动能等于N时刻的动能B．摆球在M时刻的势能等于N时刻的势能C．摆球在M时刻的机械能等于N时刻的机械能D．摆球在M时刻的机械能大于N时刻的机械能
BD [单摆做阻尼振动，因此摆球机械能不断减少，D正确，C错误；由题图又看出M、N两时刻单摆的位移相同，即在同一位置，摆球势能相同，B正确；因摆球机械能越来越小，所以摆球在N时刻动能比M时刻动能小，A错误。]
2．(角度2)如图所示的装置中，在曲轴AB上悬挂一个弹簧振子，若不转动把手C，让其上下自由振动，周期为T1，若使把手以周期T2(T2＞T1)匀速转动，当运动都稳定后( )
D [弹簧振子在把手作用下做受迫振动，因此弹簧振子的振动周期等于驱动力的周期，即等于T2，故A、B错误；驱动力的周期与弹簧振子的固有周期越接近，弹簧振子的振幅越大，由于T2＞T1，欲使弹簧振子的振幅增大，应使T2减小，即把手的转速应增大，故C错误，D正确。]
1．共振的条件：驱动力的频率与系统的固有频率相等，即f驱＝f固。2．共振曲线如图所示，共振曲线的横坐标为驱动力的频率，纵坐标为受迫振动的振幅。
(1)从受力角度看：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，直到振幅达到最大。(2)从功能关系看：当驱动力的频率等于物体的固有频率时，驱动力对物体做正功，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，振幅才不再增加。振动能量最大，振幅最大。(3)认识曲线的形状：f＝f0时发生共振；f>f0或f
【典例3】 (多选)如图所示，一根绷紧的水平绳上挂五个摆，摆球质量均相同，其中A、E摆长均为l，先让A摆振动起来，其他各摆随后也跟着振动起来，则稳定后( )
A．其他各摆振动周期跟A摆相同B．其他各摆振动的振幅大小相等C．其他各摆振动的振幅大小不同，E摆的振幅最大D．B、C、D三摆振动的振幅大小不同，B摆的振幅最小
思路点拨：解答本题关键把握两点：(1)5个单摆中，由A摆摆动从而带动其他4个单摆做受迫振动，则受迫振动的频率等于A摆摆动的频率。(2)做受迫振动的单摆的固有频率等于驱动力的频率时出现共振且振幅最大。
对共振现象的两点说明(1)从受力角度来看：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时间就越大，当驱动力的频率等于物体的固有频率时，它的全部作用时间都使物体的振幅增加，从而振幅达到最大。(2)从功能关系来看：当驱动力的频率越接近物体的固有频率时，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，从而振幅达到最大。
[跟进训练]3．(多选)如图所示为一个弹簧振子做受迫振动时振幅与驱动力频率之间的关系图像，由图可知( )
A．让振子自由振动，它的频率可以为f1、f2、f3B．驱动力频率为f2时，振子处于共振状态C．驱动力频率为f3时，振子的振动频率为f3D．假如让振子自由振动，它的频率是f2
BCD [由题意可知，当驱动力的频率变化时，做受迫振动的弹簧振子的振幅在变化，当驱动力频率为f2时，弹簧振子发生共振，受迫振动的振幅最大，B正确；弹簧振子做受迫振动的频率等于驱动力的频率，C正确；假如让振子自由振动，其频率为固有频率，由系统本身决定，应为f2，故A错误，D正确。]
学习效果·随堂评估自测
1．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．电磁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，随吊床一起摆动D．不受外力的弹簧振子在竖直方向上沿上下方向振动B [受到敲击后的钟不再受驱动力，其振动是自由振动，A错误；电磁打点计时器接通电源后，振针的振动受电源的驱动，属于受迫振动，B正确；小孩睡在自由摆动的吊床上，随吊床一起摆动属于自由振动，C错误；不受外力的弹簧振子在竖直方向上沿上下方向振动，属于自由振动，D错误。]
2．(多选)单摆在空气中做阻尼振动，下列说法正确的是( )A．振动的能量逐渐转化为其他形式的能量B．后一时刻摆球的动能一定比前一时刻小C．后一时刻摆球的势能一定比前一时刻小D．后一时刻摆球的机械能一定能比前一时刻小
AD [阻力不能忽略的情况下，要克服阻力做功，振动的能量在逐渐转化为其他形式的能量，A正确；单摆的动能是变化的，向下摆动时动能增大，向上摆动时动能减小，所以后一时刻摆球的动能不一定比前一时刻的动能小，故B错误；后一时刻摆球的势能不一定比前一时刻的势能小，比如从最低点摆动时，C错误；阻尼振动中机械能不断减小，故后一时刻摆球的机械能一定比前一时刻的机械能小，D正确。]
3．(多选)(2021·浙江1月选考)为了提高松树上松果的采摘率和工作效率，工程技术人员利用松果的惯性发明了用打击杆、振动器使松果落下的两种装置，如图甲、乙所示。则( )
A．针对不同树木，落果效果最好的振动频率可能不同B．随着振动器频率的增加，树干振动的幅度一定增大C．打击杆对不同粗细树干打击结束后，树干的振动频率相同D．稳定后，不同粗细树干的振动频率始终与振动器的振动频率相同
AD [ 根据发生共振的条件，当振动器的频率等于树木的固有频率时产生共振，此时落果效果最好，而不同的树木的固有频率不同，针对不同树木，落果效果最好的振动频率可能不同，A正确；当振动器的振动频率等于树木的固有频率时产生共振，此时树干的振幅最大，则随着振动器频率的增加，树干振动的幅度不一定增大，B错误；打击杆对不同粗细的树干打击结束后，树干按固有频率振动，所以树干的振动频率不一定相同，C错误；树干在振动器的振动下做受迫振动，物体做受迫振动的频率等于驱动力的频率，所以稳定后，不同粗细的树干的振动频率始终与振动器的振动频率相同，D正确。]
4．(新情境题，以小提琴的原理为背景，考查受迫振动)弦乐器小提琴是由两端固定的琴弦产生振动而发音的，如图甲所示。为了研究同一根琴弦振动频率与哪些因素有关，可利用图乙所示的实验装置，一块厚木板上有A、B两个楔支撑着琴弦，其中A楔固定，B楔可沿木板移动来改变琴弦振动部分的长度，将琴弦的末端固定在木板O点，另一端通过滑轮接上砝码以提供一定拉力，轻轻拨动琴弦，在AB间产生振动(不计摩擦)。
(1)先保持拉力为150 N不变，改变AB的距离L(即改变琴弦长度)，测出不同长度时琴弦振动的频率，记录结果如表1所示。表1
甲 乙
从表1数据可判断在拉力不变时，琴弦振动的频率f与弦长L的关系为________。
[答案] 频率f与弦长L成反比
(2)保持琴弦长度为0.80 m不变，改变拉力，测出不同拉力时琴弦振动的频率，记录结果如表2所示。表2
从表2数据可判断在琴弦长度不变时，琴弦振动的频率f与拉力F的关系为________。
[答案] 频率f与拉力F的算术平方根成正比
回归本节知识，自我完成以下问题：1．做阻尼振动的物体，振幅和频率有什么特点？提示：振幅逐渐减小，频率保持不变。2．做受迫振动的物体，其频率由什么决定？提示：频率由驱动力的频率决定。3．物体发生共振的条件是什么？提示：驱动力的频率等于物体的固有频率。
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共振的本质共振的过程类似于一个强烈的正反馈过程，可以使系统在短时间内剧烈膨胀，那么共振的本质是什么？一切的振动其表现形式必然是位移，其背后则必然是能量的流动。共振威力巨大的根本原因在于共振使外界的力量直接作用于分子、原子层次(或者某个其他的特定层次)，并不断地吸收能量，使其发生小范围的剧烈位移。如果外界的频率与固有频率不一致，那
么外力的作用对象就是整个物体，但是如果与固有频率一致，那作用对象就直接变成了一个个的分子、原子，共振破坏了粒子之间的团结，使之互相内斗，结果就使整个系统瞬间崩溃。从钟摆这个宏观的振动系统来看，如果外力的步调和钟摆的固有频率相同(比如总是在钟摆运动到最高点时，给予钟摆一个斜向下的力)，那钟摆就会不断地吸收外界的能量。外界能量每一次都会被完全吸收，并且钟摆不向外界输出任何能量，这样钟摆本身所具有的能量就会急
剧增加。如果外力的步调与钟摆不一致，那么上一次吸收的能量，下一次可能就被外力抵消掉，钟摆本身的重力势能也会被外力不时的抵消掉，这就使钟摆本身所具有的能量总是保持在一个波动的水平，并且峰值不会太高，能量在反复地吸收、散失、吸收、散失。
简言之，共振的威力就在于外力以最精准的方式(或者说节奏)作用于物体最微观的层次(或者说特定的层次)，使物体在该层次的每个基本单元(比如钟摆、原子、分子)不断吸收能量，进而发生剧烈位移，并最终在该层次产生极大的破坏作用。
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