高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册6 受迫振动 共振图文课件ppt

这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册6 受迫振动 共振图文课件ppt，共30页。PPT课件主要包含了周期性，驱动力，对共振的理解，答案A，答案C等内容，欢迎下载使用。
一、振动中的能量损失1．填一填(1)固有振动：不受______干预的振动。(2)固有频率：固有振动的频率。(3)阻尼振动：______随时间逐渐减小的振动。(4)振动系统能量衰减的方式：①因摩擦阻力作用，振动系统的机械能逐渐转化为_____。②振动系统引起相邻介质中各质点的振动，使能量向四周辐射。
2．判一判(1)单摆在空气中的摆动属于固有振动。( )(2)单摆在空气中的摆动属于阻尼振动。( )(3)水平杆上的弹簧振子振动一段时间后停了下来，系统的机械能逐渐减小，转化为系统内能。( )
3．想一想前面我们学习过的弹簧振子的运动是属于简谐运动还是阻尼振动呢？提示：实际的弹簧振子在运动中除受到弹力之外，还受到摩擦力等阻力的作用，振幅逐渐减小，即做的是阻尼振动。如果阻力很小，可以忽略，那么振子的运动就是只在回复力作用下的运动，是简谐运动。
二、受迫振动1．填一填(1)驱动力：作用在振动系统的_______的外力。(2)受迫振动：系统在_______作用下的振动。(3)受迫振动的频率：等于________的频率，与物体的固有频率______。2．判一判(1)受迫振动的频率等于振动系统的固有频率。( )(2)受迫振动的频率等于驱动力的频率。( )(3)物体做受迫振动时，振幅可能是不变的。( )
3．选一选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，钟的摆动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，小孩随着吊床一起摆动D．弹簧振子在竖直方向上沿上下方向振动
解析：敲击后的钟不再受驱动力，其振动是自由振动，不属于受迫振动，故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，振荡频率等于交流电的频率，故B正确；小孩睡在自由摆动的吊床上，小孩随着吊床一起摆动，由于空气阻力的作用，小孩和吊床一起做阻尼振动，故选项C错误；忽略空气阻力，弹簧振子在竖直方向上沿上下方向振动时，受到的合外力属于简谐运动回复力的特点，故属于简谐振动，故D错误。答案：B　
三、共振现象及其应用1．填一填(1)共振：当驱动力的频率______固有频率时，物体做受迫振动的______达到最大值的现象。(2)受迫振动的振幅与驱动力频率的关系曲线。由图可以看出，驱动力的频率与固有频率相差越小，受迫振动的振幅______，当驱动力的频率与固有频率相等时，受迫振动的振幅______。
(3)应用与防止①应用：共振轨速计。②防止：避免共振的情况，如，桥梁、飞机、汽车、轮船等都必须考虑共振产生的危害。2．判一判(1)发生共振的物体所做的振动必定是受迫振动，其振动频率等于驱动力的频率。( )(2)生活中应尽量使驱动力的频率接近振动系统的固有频率。( )(3)当驱动力的频率增大时，振动的振幅也一定增大。( )
3．想一想用扁担挑水时，有时桶里的水会荡得厉害，甚至从桶中溅出来，这是为什么？如何避免这一现象的发生？提示：挑水时，由于行走时肩膀的起伏，人通过扁担对水桶作用，使水受到驱动力而做受迫振动，当驱动力的频率接近(或等于)桶里水的固有频率时，水桶里的水就发生共振，所以水会荡得厉害，以至于飞溅出来。为了避免发生这种现象，就要使驱动力的频率尽量远离桶里水的固有频率，解决的办法有改变行走的步频或停止走动片刻，也可以在桶里放些漂浮物，增大阻力，使振动系统克服阻力做功，消耗部分机械能，以减小水的振幅。
[学透用活]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，是更接近实际的一种运动。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。4．三者比较如下
简谐运动、阻尼振动与受迫振动的比较
[典例1]　[多选]如图是单摆做阻尼振动的振动图线，下列说法正确的是 (　　)A．振动过程中周期变小B．振动过程中周期不变C．摆球A时刻的势能等于B时刻的势能D．摆球A时刻的动能等于B时刻的动能[解析]　阻尼振动中，单摆的振幅逐渐减小，由于周期与振幅无关，故振动过程中周期不变，选项A错误，B正确；因A、B两时刻的位移相同，故摆球A时刻的势能等于B时刻的势能，选项C正确；由于振动的能量逐渐减小，故摆球A时刻的动能大于B时刻的动能，选项D错误。[答案]　BC
[规律方法](1)对阻尼振动的理解①由于阻力做功，振动系统的机械能逐渐减小，振幅逐渐变小；②周期和频率由振动系统本身决定，阻尼振动中周期和频率不变。(2)对受迫振动的理解①受迫振动的频率等于驱动力的频率；②驱动力频率越接近固有频率，振幅越大。　　　
[对点练清]1．[多选]下列说法正确的是(　　)A．阻尼振动必定有机械能损失B．物体做阻尼振动时，由于振幅减小，频率也随着减小C．物体做阻尼振动时，振幅虽然减小，但是频率不变D．做阻尼振动的物体，振动频率仍由自身结构特点决定解析：做阻尼振动的物体，其振幅不断减小，所以其机械能也在不断减小，即必定有机械能损失，但其频率由自身结构特点决定，与振幅无关，所以其频率不变。故A、C、D正确，B错误。答案：ACD
2．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作阻尼振动的模型，振动系统中的能量转化也不只是系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　
3．如图所示的装置，弹簧振子的固有频率是4 Hz。现匀速转动把手，给弹簧振子以周期性的驱动力，测得弹簧振子振动达到稳定时的频率为1 Hz，则把手转动的频率为 (　　)A．1 Hz　　　　　　　B．3 HzC．4 Hz D．5 Hz解析：转动把手后，弹簧振子开始做受迫振动，受迫振动是按照外界驱动力的频率振动的，既然振子稳定后的振动频率为1 Hz，则把手转动的频率即为1 Hz。答案：A
[学透用活]1．对共振条件的理解(1)从受力角度看：当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，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，从而振幅达到最大。(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，振幅才不再增加。
2．对共振曲线的理解(1)两坐标轴的意义如图所示。纵轴：受迫振动的振幅。横轴：驱动力频率。
(2)f0的意义：表示固有频率。(3)认识曲线形状：f＝f0，共振；f>f0或 fLA＝LB>LD。当摆球A摆动起来后，通过张紧的绳的作用使其余三个摆球也摆动起来，达到稳定后，有 (　　)A．单摆B、C、D中B摆的振幅最大，但它们振动周期一样大B．单摆B、C、D中C摆的振幅最大，振动周期也最大C．单摆B、C、D的振幅一样大，振动周期也一样大D．单摆B、C、D中各摆的振幅不同，振动周期也不同
解析：由A摆摆动从而带动其他3个单摆做受迫振动，受迫振动的频率等于驱动力的频率，故其他各摆振动周期跟A摆相同；受迫振动中，当固有频率等于驱动力频率时，出现共振现象，振幅达到最大，由于B摆的固有频率与A摆的相同，故B摆发生共振，振幅最大，故A正确，B、C、D错误。答案：A
一、秋千摆动中的学问(物理观念)[选自鲁科版教材 “物理聊吧”]荡过秋千的人都有这种经验：轻推一下使它微微摆动后，只要按照它的固有频率周期性地施加推力，尽管每次的推力都很小，经过一段时间，秋千也会荡得很高。这是为什么？请与同学讨论交流。提示：按照秋千的固有频率周期性地施加推力时，尽管每次的推力都很小，它每次都对系统做正功，系统振动的能量越来越大，秋千荡得越来越高。