第5節生活中的振動一、阻尼振動1．填一填(1)自由振動：振動物體偏離平衡位置后，僅在

作用下的振動。(2)阻尼振動

①阻尼：當振動系統受到

作用時，振動受到了阻尼。

②阻尼振動：

不斷減小的振動，如圖所示。回復力阻力振幅2．判一判(1)阻尼振動振幅逐漸減小是回復力的效果。

()(2)振動物體克服阻力做功，機械能不斷減小。

()(3)減震器的作用是增大阻力，使振動很快停止。

()×√√3．選一選一單擺做阻尼振動，則在振動過程中

(

)A．振幅越來越小，周期也越來越小B．振幅越來越小，周期不變C．在振動過程中，通過某一位置時，機械能始終不變D．振動過程中，機械能不守恒，周期減小解析：因單擺做阻尼振動，根據阻尼振動的定義可知，其振幅越來越小。而單擺振動過程中的周期是其固有周期，是由本身特點決定的，是不變的，故A、D項錯誤，B項正確；又因單擺做阻尼振動過程中，振幅逐漸減小，振動的能量也在減少，即機械能在減少，所以C項錯誤。答案:B

二、受迫振動與共振1．填一填(1)驅動力：為了獲得穩定的振動，需要給振動物體施加一個

的外力，稱為驅動力。(2)受迫振動：在

作用下產生的振動。(3)物體做受迫振動時，振動穩定后的周期(或頻率)總等于

的周期(或頻率)，與物體的

(或

)無關。周期性周期性外力驅動力固有周期固有頻率(4)共振

①條件：驅動力的周期(或頻率)

物體的固有周期(或固有頻率)。

②特征：在受迫振動中，共振時受迫振動的

達到最大。

③共振曲線：如圖所示。2．判一判(1)驅動力的周期對物體振動的周期沒有影響。

()(2)物體做受迫振動時，振動穩定后的狀態叫作共振。

()(3)受迫振動中，共振時振幅最大。

()等于振幅××√3．想一想如圖，鐵架橫梁上掛著幾個擺長不同的擺。其中，A與D、G的擺長相同，D的擺球質量大于其他擺球。使D擺偏離平衡位置后釋放，D擺在振動中通過橫梁對其他幾個擺施加周期性的驅動力。在振動穩定后比較各球的振幅，會看到哪幾個球的振幅較大？為什么？提示：A球和G球振幅較大。因為A球和G球擺長和D球擺長相等，固有頻率等于驅動力頻率，發生了共振現象。三、共振的應用與防止1．填一填(1)共振的應用

①路面共振破碎機通過調節振動錘頭的

，使其等于或接近水泥路面的

，使錘頭下的路面產生

而被擊碎。

②音叉共鳴箱是讓音叉的振動和箱內的空氣柱產生

。(2)共振的防止

①輪船航行時，受到周期性的海浪沖擊而擺動，海浪沖擊力的頻率與輪船的固有頻率

，就會發生共振，輪船可能會劇烈搖擺甚至傾覆。防止這種現象發生的方法是改變輪船的

和

。振動頻率固有頻率共振共振相同航向速率②集體列隊經過橋梁時要

，防止周期性的驅動力使橋梁發生共振。③車床、磨床、電鋸等工作時會伴隨不同程度的振動，要防止

現象的發生。④人體接近振動源時，應該設法防止

對身體造成的不良影響。2．判一判(1)共鳴是一種聲共振現象。

()(2)集體列隊通過橋梁時，齊步走更安全。

()(3)洗衣機在工作時，電機的轉速不同，機身振動的程度不同。

()便步走共振共振√×√3．想一想用扁擔挑水時，有時桶里的水會蕩得厲害，并從桶中濺出來，這是為什么？提示：人挑水時，通過扁擔對水桶施加周期性的驅動力，當驅動力的頻率等于桶里水的固有頻率時，水發生共振，水的動蕩就越來越厲害，并會從桶中濺出來。探究(一)

阻尼振動與簡諧運動的比較[重難釋解]1．簡諧運動是一種理想化的模型，物體運動過程中的一切阻力都不考慮。2．阻尼振動考慮阻力的影響，是更接近實際的一種運動。振動類型比較項目阻尼振動簡諧運動產生原因受到阻力作用不受阻力作用振幅如果沒有能量補充，物體的振幅會越來越小振幅不變振動能量有損失保持不變振動頻率不變不變振動圖像實例汽車上的減震器的振動彈簧振子在光滑面上的運動3．阻尼振動與簡諧運動的比較：(多選)如圖所示是單擺做阻尼振動的振動圖線，下列說法中正確的是(

)A．擺球A時刻的動能等于B時刻的動能B．擺球A時刻的勢能等于B時刻的勢能C．擺球A時刻的機械能等于B時刻的機械能D．擺球A時刻的機械能大于B時刻的機械能[解析]單擺做阻尼振動，因此其機械能不斷減小，選項D正確，C錯誤；由題圖看出A、B兩時刻單擺的位移相同，即在同一位置，故勢能相同，選項B正確；因機械能越來越小，所以B時刻的動能小于A時刻的動能，選項A錯誤。[答案]

BD[素養訓練]1．自由擺動的秋千，擺動的振幅越來越小，對于這一過程，下列說法正確的是(

)A．機械能守恒B．能量正在消失C．總能量守恒，機械能減小D．只有動能和勢能的相互轉化解析：自由擺動的秋千可以看作阻尼振動的模型，振動系統中的能量轉化也不只是系統內部動能和勢能的相互轉化，振動系統是一個開放系統，與外界時刻進行能量交換。系統由于受到阻力，消耗系統能量做功，而使振動的能量不斷減小，但總能量守恒。答案:C

2．(多選)將測力傳感器接到計算機上可以測量快速變化的力，將單擺掛在測力傳感器的探頭上，測力探頭與計算機連接，用此方法測得的單擺擺動過程中擺線上拉力的大小隨時間變化的曲線如圖所示，g取10m/s2。某同學由此圖像提供的信息做出了下列判斷，其中正確的是

(

)A．擺球的周期T＝0.5sB．單擺的擺長l＝1mC．t＝0.5s時擺球正經過最低點D．擺球運動過程中周期越來越小探究(二)

受迫振動和共振[問題驅動]如圖所示，兩個彈簧振子懸掛在同一個支架上，已知甲彈簧振子的固有頻率為8Hz，乙彈簧振子的固有頻率為72Hz，支架受到豎直方向且頻率為9Hz的驅動力作用而做受迫振動。兩個彈簧振子的振動情況是怎樣？提示：支架在受到豎直方向且頻率為9Hz的驅動力作用下做受迫振動時，甲、乙兩個彈簧振子都做受迫振動，它們振動的頻率都等于驅動力的頻率9Hz，由于甲的固有頻率接近于驅動力的頻率，所以甲的振幅較大。

[重難釋解]1．受迫振動與共振的關系共振是受迫振動的一種特殊形式，當驅動力的周期(或頻率)與物體的固有周期(或頻率)相等時，受迫振動的振幅達到最大，此時的受迫振動即為共振。2．對共振條件的理解(1)從受力角度看：當振動物體所受驅動力的方向跟它的運動方向相同時，驅動力對它起加速作用，使它的振幅增大，當驅動力的頻率等于物體的固有頻率時，它的每一次作用都使物體的振幅增加，從而振幅達到最大。(2)從功能關系看：當驅動力的頻率等于物體的固有頻率時，驅動力始終對物體做正功，使振動能量不斷增加，振幅不斷增大，直到增加的能量等于克服阻尼作用損耗的能量，振幅才不再增加。3．對共振曲線的理解

如圖所示。(1)兩坐標軸的意義：

縱軸：受迫振動的振幅。

橫軸：驅動力頻率。(2)f0的意義：表示固有頻率。(3)認識曲線形狀：f＝f0，共振；f>f0或f<f0，振幅較小；f與f0相差越大，振幅越小。(4)結論：驅動力的頻率f越接近振動系統的固有頻率f0，受迫振動的振幅越大，反之振幅越小。

為了交通安全，常在公路上設置如圖所示的減速帶，減速帶使路面稍微拱起以達到車輛減速的目的。一排等間距設置的減速帶，可有效降低車速，稱為洗衣板效應。如果某路面上的減速帶的間距為1.5m，一輛固有頻率為2Hz的汽車勻速駛過這排減速帶，下列說法正確的是

(

)A．當汽車以5m/s的速度行駛時，其振動頻率為2HzB．當汽車以3m/s的速度行駛時最不顛簸C．當汽車以3m/s的速度行駛時顛簸得最厲害D．汽車速度越大，顛簸得就越厲害

一個單擺做受迫振動，其共振曲線(振幅A與驅動力的頻率f的關系)如圖所示，則

(

)A．此單擺的擺長約為1mB．此單擺的固有周期約為0.5sC．若擺長增大，單擺的固有頻率增大D．若擺長增大，共振曲線的峰值將向右移動分析共振問題的方法(1)在分析解答有關共振問題時，要抓住產生共振的條件：驅動力的頻率等于固有頻率，此時振動的振幅最大。(2)在分析有關共振的實際問題時，要抽象出受迫振動這一物理模型，弄清驅動力頻率和固有頻率，然后利用共振的條件進行求解。

[素養訓練]1．如圖所示，在曲軸上懸掛一彈簧振子，轉動搖把，曲軸可以帶動彈簧振子上下振動。開始時不轉動搖把，讓振子自由上下振動，測得其頻率為2Hz；然后以60r/min的轉速勻速轉動搖把，當振子振動穩定時，它的振動周期為

(

)A．0.25s

B．0.5sC．1s D．2s解析：彈簧振子受搖把的作用而振動，做受迫振動，所以其振動的周期等于驅動力的周期，故C正確。答案:C

2．(多選)如圖所示，兩個質量分別為M和m的小球，懸掛在同一根水平細線上，當M在垂直于水平細線的平面內擺動時，下列說法正確的是

(

)A．兩擺的振動周期是相同的B．當兩擺的擺長相等時，m擺的振幅最大C．懸掛M的豎直細線長度變化時，m的振幅不變D．m擺的振幅可能超過M擺的振幅3．在火車車廂里吊著一擺長為0.5m的單擺，當行駛著的火車車輪接觸到兩根鋼軌接合處的縫隙時，就受到一次撞擊而使車廂振動，每根鋼軌的長度是12.5m，那么當火車的速度為多大時，單擺振動的振幅最大？(重力加速度g取9.8m/s2)一、培養創新意識和創新思維(選自人教版新教材課后練習)如圖是一個單擺的共振曲線。(1)試估計此單擺的擺長。(2)若擺長增大，共振曲線振幅最大值所對應的橫坐標將怎樣變化？二、注重學以致用和思維建模1．部隊經過橋梁時，規定不許齊步走，登山運動員登高山時(高山上有積雪)，不許高聲叫喊，主要原因是

(

)A．減輕對橋的壓力，避免產生回聲B．減小對橋、高山的沖力C．避免使橋、積雪發生共振D．使橋受到的壓力均勻，使登山運動員耗散能量減小解析：部隊過橋時如果齊步走，會給橋梁施加周期性的外力，容易使橋梁的振動幅度增加，可能發生共振，造成橋梁倒塌。登山運動員登高山時(高山上有常年積雪，高山內部溫度較高，有部分雪融化成了水，對覆雪起了潤滑作用)高聲叫喊，聲波容易引起積雪共振從而發生雪崩，故應選C。答案:C

2．(選自人教版新教材課后練習)如圖，張緊的水平繩上吊著A、B、C三個小球。B球靠近A球，但兩者的懸線