备考2024届高考物理一轮复习讲义第八章机械振动和机械波第1讲机械振动考点4受迫振动和共振

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1.受迫振动
（1）概念：系统在[36] 驱动力 作用下的振动.
（2）振动特征：物体做受迫振动达到稳定后，物体振动的频率等于[37] 驱动力 的频率，与物体的固有频率[38] 无关 ，固有频率由系统本身决定.
2.共振
（1）概念：当驱动力的频率等于[39] 固有频率 时，物体做受迫振动的振幅最大的现象.
（2）条件：驱动力的频率等于[40] 固有频率 .
（3）特征：共振时[41] 振幅 最大.
3.阻尼振动
（1）概念：物理学中，把因阻力作用振幅不断[42] 减小 的振动称为阻尼振动.
（2）原因：当振动系统受到阻力的作用时，即振动受到了阻尼时，系统克服阻尼的作用做功，消耗机械能，因而振幅不断减小，最后停下来，其振动图像如图所示.
（3）对阻尼振动的理解：
①阻尼振动振幅的大小由能量大小确定.
②物体做阻尼振动振幅减小的快慢跟物体所受阻尼的大小[43] 有关 ，阻尼越大，振幅减小得越快.
③物体做阻尼振动时，振幅虽不断减小，但振动的频率仍由自身结构特点所决定，并[44] 不会 随振幅
的减小而变化.
④物体做阻尼振动时，若在一段不太长的时间内振幅没有明显减小，可以把该振动当成[45] 简谐运动 来处理.
（4）阻尼振动在生活中的应用与防止：
①汽车在凹凸不平的道路上行驶时，会发生剧烈振动，安装大阻尼的减振器，可以使振动很快停止.
②隔一段时间就要对钟表进行清洗，并在轴承中加润滑油，以减小阻尼.
判断下列振动是否属于受迫振动.
（1）用重锤敲击一下悬吊着的钟后，钟的振动.（ ✕ ）
（2）电磁打点计时器接通电源后，振针的振动.（ √ ）
（3）小孩睡在自由摆动的吊床上，随吊床一起摆动.（ ✕ ）
（4）弹簧振子在竖直方向上上下自由振动.（ ✕ ）
各种振动的比较
研透高考 明确方向
命题点1 受迫振动和共振的理解
9.[2023广东汕头高三三模]如图所示，“洗”是古代盥洗用的脸盆，多用青铜铸成，现代亦有许多仿制的工艺品.倒些清水在其中，用手掌慢慢摩擦盆耳，盆就会发出嗡嗡声，到一定节奏时还会溅起层层水花.下列关于“洗”的说法正确的是（ C ）
A.手掌摩擦得越快，溅起的水花越高
B.溅起水花的原因是手推动了“洗”
C.该种现象属于受迫振动
D.盆中的嗡嗡声是手与“洗”摩擦产生的声音
解析 用手摩擦盆耳之所以能溅起水花，是因为“洗”做受迫振动，当摩擦的频率等于“洗”的固有频率时发生共振，溅起的水花最高；盆中的嗡嗡声是“洗”振动时产生的声音.故A、B、D错误，C正确.
方法点拨
对共振的理解
1.共振曲线：如图所示，f驱与f固越接近，振幅越大；当f驱＝f固时，振幅最大.
2.做受迫振动的系统机械能不守恒，系统与外界时刻进行能量交换.
3.共振的应用和防止
命题点2 共振在生活中的应用
10.[2021浙江1月/多选]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（ AD ）
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
解析 振动器使松果落下的工作原理是共振，不同的树木固有频率可能不同，则落果效果最好时驱动力的频率也可能不同，A正确；当驱动力的频率等于树干的固有频率时树干的振幅最大，B错误；打击杆对不同粗细树干打击结束后，树干振动频率等于自身的固有频率，由于粗细不同的树干的固有频率可能不同，则树干的振动频率可能不同，C错误；树干做受迫振动，稳定后，树干的振动频率等于驱动力的频率即振动器的振动频率，因此不同粗细树干的振动频率与振动器的振动频率相同，D正确.
比较项目
振动类型
简谐运动
阻尼振动
受迫振动
共振
受力情况
不受阻力作用
受到阻力作用
受阻力和驱动力作用
受阻力和驱动力作用
振幅
振幅不变
振幅会越来越小
稳定后振幅不变
振幅最大
振动周期
或频率
由振动系统本身决定，即固有周期或固有频率
由振动系统本身决定，即固有周期或固有频率
由驱动力周期或频率决定，即T＝T驱或f＝f驱
T驱＝T固或f驱＝f固
振动图像
形状不确定
形状不确定
振动能量
振动系统的机械能不变
振动系统的机械能减少
由产生驱动力的物体提供
振动系统获得的能量最大
实例
不受外力的弹簧振子的振动
用锤敲锣，发出响亮的锣声，但锣声越来越弱，锣面的振幅越来越小，但音调不变
收音机喇叭纸盆的振动
共振筛、共振转速计等