1、学案 4 阻尼振动 受迫振动 学习目标定位 1.知道阻尼振动和无阻尼振动并能从能量的观点给予说明 .2.知道受迫振 动的概念知道受迫振动的频率等于驱动力的频率，而跟振动物体的固有频率无关.3.理解 共振的概念，知道常见的共振的应用和危害 1振幅是表示振动强弱的物理量对同一振动系统，振幅越大，表示振动系统的 越 大 2简谐运动是一种理想化的振动状态，没有考虑阻力做功，即没有 弹簧振子和 单摆在振动过程中 和 不断相互转化，机械能守恒(忽略阻力的作用) 一、阻尼振动 1系统在振动过程中受到 的作用，振动逐渐消逝， 逐步转变为其他能量，这 种振动叫做 振动 2系统不受外力作用，也不受任何阻力，只在自
2、身回复力作用下的振动，称为 ， 又叫做 自由振动的频率，叫做系统的 固有频率由 决定 二、受迫振动 如果用 的外力作用于振动系统，补偿系统的能量损耗，使系统持续等幅地振动下去， 这种周期性外力叫做 力，系统在 力作用下的振动叫做 振动 三、共振 驱动力的频率 振动物体的固有频率时，受迫振动的振幅最大，这种现象叫做 一、阻尼振动 问题设计 在研究弹簧振子和单摆振动时，我们强调忽略阻力的影响，它们做的振动都 属于简谐运 动在实验室中让一个弹簧振子振动起来，经过一段时间它将停止振动，你知道是什么原 因造成的吗？ 要点提炼 对阻尼振动的理解 图 1 1系统受到摩擦力或其他阻力作用系统克服阻尼的作用要消
3、耗 ，因而振幅 ， 最后停下来，阻尼振动的图像如图 1所示 2能量变化：由于振动系统受到摩擦阻力和其他阻力作用，系统的机械能随时间减少，同 时 也在逐渐减小阻尼越小，能量减少越慢，振幅减小越慢；阻尼过大时，系统将不 能发 生振动 3物体做阻尼振动时，振幅虽不断减小，但振动的 仍由自身结构特点所决定，并不会 随振幅的减小而变化例如：用力敲锣，由于锣受到空气的阻尼作用，振幅越来越小，锣 声减弱，但音调不变 二、受迫振动 问题设计 图 2 如图 2 所示，当弹簧振子自由振动时，振子就会慢慢地停下来，怎样才能使振子能够持 续振动下去？ 要点提炼 1受迫振动 加在振动系统上的 外力，叫做驱动力系统在驱动
4、力作用下的振动叫做受迫振动 2受迫振动的周期和频率 物体做受迫振动时， 振动稳定后的频率等于 的频率，跟系统的固有频率 (填“有 关”或“无关”) 三、共振 问题设计 你知道部队过桥时为什么要便步走吗？ 要点提炼 1共振的条件 驱动力的频率与系统的 相等，即 f 驱 2共振曲线 图 3 如图 3 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 由共振曲线可知，当驱动力的频率与系统的固有频率相等时，受迫振动的振幅 3共振的利用与防止 (1)利用：由共振的条件知，要利用共振，就应尽量使驱动力的频率与系统的固有频率一 致如：共振筛、荡秋千、共振转速计等 (2)防止：由共振曲线可知，在需
5、要防止共振危害时，要尽量使驱动力的频率与系统的固有 频率不相等，而且相差越大越好如：部队过桥应便步走，火车过桥要减速等 4固有振动、受迫振动和共振的比较 振动类型比较项目 固有振动 受迫振动 共振 受力情况 仅受回复力 周期 性 驱动力作用 振动周期或频率 由系统 决定， 即固有周期或固有频 率 由 决定，即 T 或 f T 驱 或 f 驱 振动能量 振动物体的机械能 由产生驱动力的物体提供 振动物体获得的能量最大 常见例子 弹簧振子或单摆 机器运转时底座发生的振动 共振筛、声音的共鸣等 一、对阻尼振动的理解 例 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
6、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在振动过程中，机械能不守恒 二、对受迫振动的理解 例 2 如图 4 所示，把两个弹簧振子悬挂在同一支架上，已知甲弹簧振子的固有频率为 9 Hz，乙弹簧振子的固有频率为 72 Hz，当支架在受到竖直方向且频率为 9 Hz 的驱动力作用 做受迫振动时，则两个弹簧振子的振动情况是( ) 图 4 A甲的振幅较大，且振动频率为 18 Hz B甲的振幅较大，且振动频率为 9 Hz C乙的振幅较大，且振动频率为 9 Hz D乙的振幅较大，且振动频率为 72 Hz 三、对共振的理解 例 3 如图 5 所示为受迫振动的演示装置，当单摆 A
7、振动起来后，通过水平悬绳迫使单摆 B、C 振动，则下列说法正确的是( ) 图 5 A只有 A、C 摆振动周期相等 BA 摆的振幅比 B 摆的小 CB 摆的振幅比 C 摆的大 DA、B、C 三摆的振动周期相等 例 4 一个单摆做受迫振动，其共振曲线( 振幅 A 与驱动力的频率 f 的关系)如图 6 所示， 则( ) 图 6 A此单摆的固有周期 约为 0.5 s B此单摆的摆长约为 1 m C若摆长增大，单摆的固有频率增大 D若摆长增大，共振曲线的峰将向右移动 1(对阻尼振动的理解)做阻尼振 动的振子哪些物理量在减小( ) A机械能 B振幅 C周期 D频率 2(对受迫振动的理解)如图 7 所示，曲
8、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，让振子上下自由振动，测得振动频率为 2 Hz，然后 匀速转动摇把，转速为 240 r/min，当振子振动稳定后，它的振动周期为( ) 图 7 A. s B. s 12 14 C2 s D4 s 3(对共振的理解)如图 8 所示为两个单摆做受迫振动的共振曲线，则下列说法正确的是 ( ) 图 8 A两个单摆的固有周期之比为 TT25 B若两个受迫振动在地球上同一地点进行，则两个摆长之比为 ll425 C图线若是在地面上完成的，则该摆摆长约为 1 m D若两个受迫振动分别在月球上和地球上进行，且摆长相等，则图线是月球上的单摆 的共振曲线 4(阻尼振动中的能量)如图 9 所示是一个水平弹簧振子做阻尼振动的振动图像，曲线上 A、B 两点连线与横轴平行，下列说法正确的是( ) 图 9 A振子在 A 时刻的动能等于 B 时刻的动能 B振子在 A 时刻的势能大于 B 时刻的势能 C振子在 A 时刻的机械能等于 B 时刻的机械能 D振子在 A 时刻的机械能大 于 B 时刻的机械能
