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1.知道什么是阻尼振動

2.知道什么叫驅動力,什么叫受迫振動,能舉出受迫振動的實例.知道受迫振動的頻率由驅動力的頻率決定

3.知道什么是共振以及發(fā)生共振的條件

1.通過各種實例認識受迫振動的特點,知道驅動力、驅動力頻率、固有頻率的概念

2.能夠舉出生產生活中利用和防止共振的實例[教材鏈接]閱讀教材第50頁,填寫固有振動和振動中的動能損失的相關知識(1)彈簧振子與單擺在沒有外力干預的情況下做簡諧運動,周期(或頻率)與振幅無關,僅由系統(tǒng)自身的性質決定,我們把這種振動稱為

,其振動頻率稱為

.

(2)生活中,搖曳的樹葉會停下來,擺動的秋千也會停止運動.由于實際的振動系統(tǒng)都會受到摩擦力、黏滯力等阻礙作用,

必然逐漸減小.這種

隨時間逐漸減小的振動稱為阻尼振動,其振動圖像如圖所示.

學習任務一學習任務一對阻尼振動的理解固有振動

固有頻率

振幅振幅學習任務一例1

(多選)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.機械能不守恒,周期不變D.通過某一位置時的機械能始終不變BC[解析]單擺做阻尼振動,振幅越來越小,機械能越來越小,但振動周期保持不變,選項B、C正確.學習任務一變式

(多選)[2021·江蘇啟東中學月考]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.擺球在C時刻的動能等于在B時刻的動能B.擺球在C時刻的勢能等于在B時刻的勢能C.擺球在C時刻的機械能等于在B時刻的機械能D.擺球在C時刻的機械能大于在B時刻的機械能BD[解析]在單擺振動過程中,因不斷克服空氣阻力做功而使擺球的機械能逐漸轉化為內能,C錯誤,D正確;單擺做阻尼振動的過程中,再次經過同一位置時,勢能不變,動能減小,A錯誤,B正確.1.對于一個確定的振動系統(tǒng)來說,固有周期和固有頻率是確定的,與振動的振幅無關.2.振動系統(tǒng)受到的阻尼越大,振幅減小得越快;阻尼過大時,系統(tǒng)不能發(fā)生振動.3.振動系統(tǒng)做阻尼振動時,振幅雖不斷減小,但振動的頻率仍由系統(tǒng)自身結構特點決定,并不隨振幅的減小而變化.學習任務二[教材鏈接]

閱讀教材第50~51頁,填寫受迫振動的相關知識

作用于振動系統(tǒng),

,補償系統(tǒng)的能量損耗,使系統(tǒng)的振動維持下去.這種

叫作

,系統(tǒng)在

作用下的振動叫作受迫振動.機器運轉時底座發(fā)生的振動、揚聲器紙盆的振動,都是受迫振動.

學習任務二對受迫振動的理解學習任務二周期性的外力外力對系統(tǒng)做功周期性的外力驅動力

驅動力例2下列各種振動中,不是受迫振動的是 (

)A.敲擊后的鑼面的振動B.縫紉機針的振動C.人挑擔子時,擔子上下振動D.蜻蜓、蝴蝶翅膀的振動學習任務二[解析]受迫振動是物體在周期性外力(即驅動力)作用下的運動,而鑼面在敲擊后并沒有受到周期性外力作用,故A不是受迫振動,B、C、D都是受迫振動.A1.

跟回復力一樣,驅動力也是按效果命名的力.2.受迫振動的頻率等于驅動力的頻率,與振動系統(tǒng)的固有頻率無關.學習任務二[教材鏈接]

閱讀教材第51~52頁,填寫共振的相關知識(1)受迫振動的振幅:當物體做受迫振動時,驅動力的頻率越接近物體的

,振動的振幅越大.

(2)共振:驅動力的頻率等于物體的

時,受迫振動的振幅

這種現(xiàn)象叫作共振.

(3)共振曲線:如圖所示.學習任務三對共振現(xiàn)象的理解學習任務三固有頻率

固有頻率

最大例3(多選)如圖2-6-4所示為一個自制的振動系統(tǒng).在泡沫底座上插上兩根彈性很好的細竹片,將塑料夾夾在竹片上端做成A、B兩個“單擺”.A、B除塑料夾的高度不同外,其他條件完全相同.當?shù)鬃啬骋环较蜃鲋芷谛哉駝訒r,A、B也跟著振動起來.下列說法正確的是(

)A.A的固有頻率比B的大B.當?shù)鬃鲋芷谛哉駝訒r,A的振動頻率比B的大C.當?shù)鬃恼駝宇l率由零開始從小到大變化(保持振幅不變)時,開始時B的振幅比A的大,之后A的振幅比B的大D.當?shù)鬃恼駝宇l率由零開始從小到大變化(保持振幅不變)時,開始時A的振幅比B的大,之后B的振幅比A的大學習任務三AC學習任務三

學習任務三變式1(多選)[2021·重慶八中月考]圖表示一彈簧振子做受迫振動時的振幅與驅動力頻率的關系,由圖可知(

)A.驅動力頻率為f2時,小球處于共振狀態(tài)B.驅動力頻率為f3時,小球振動頻率為f3C.假如讓小球自由振動,它的頻率為f2D.小球做自由振動時,頻率可以為f1、f2、f3ABC[解析]驅動力頻率為f2時,彈簧振子的振幅最大,f2也就等于彈簧振子的固有頻率,故小球自由振動時,它的頻率為固有頻率f2,當驅動力頻率為f1、f3時,彈簧振子做受迫振動,其頻率與彈簧振子的固有頻率無關,A、B、C正確,D錯誤.學習任務三變式2(多選)關于受迫振動和共振,下列說法正確的是

(

)A.火車過橋時限制速度是為了防止火車發(fā)生共振B.若驅動力的頻率為5Hz,則受迫振動穩(wěn)定后的振動頻率一定為5HzC.當驅動力的頻率等于系統(tǒng)的固有頻率時,受迫振動的振幅最大D.一個受迫振動系統(tǒng)在非共振狀態(tài)時,同一振幅對應的驅動力頻率一定有兩個BCD[解析]火車過橋時限制速度是為了防止橋發(fā)生共振,A錯誤;對于一個受迫振動系統(tǒng),若驅動力的頻率為5Hz,則振動系統(tǒng)穩(wěn)定后的振動頻率也一定為5Hz,B正確;由共振的定義可知,C正確;根據(jù)共振曲線可知,D正確.1.某簡諧振子自由振動時的振動圖像如圖甲中的曲線Ⅰ所示,而在某驅動力作用下做受迫振動時,穩(wěn)定后的振動圖像如圖甲中的曲線Ⅱ所示,則此受迫振動對應的狀態(tài)可能是圖乙中的(

)A.a點 B.b點C.c點 D.a、b點A

備用習題2.(多選)鋪設鐵軌時,每兩根鋼軌接縫處都必須留有一定的間隙,勻速運行的列車經過軌端接縫處時,車輪就會受到一次沖擊.由于每一根鋼軌長度相等,所以這個沖擊力是周期性的,列車由于受到周期性的沖擊力做受迫振動.普通鋼軌長為12.6m,列車的固有振動周期為0.315s.下列說法正確的是(

)A.列車的危險速率為40m/sB.列車過橋需要減速,是為了防止列車與橋發(fā)生共振現(xiàn)象C.列車運行的振動頻率和列車的固有頻率總是相等的D.增加鋼軌的長度有利于列車高速運行ABD備用習題

備用習題3.在實驗室可以做“聲波碎杯”的實驗.用手指輕彈一只酒杯,可以聽到清脆的聲音,測得該聲音的頻率為500Hz.將這只酒杯放在兩個大功率的聲波發(fā)生器之間,操作人員通過調整其發(fā)出的聲波,就能使酒杯碎掉(如圖所示).下列說法正確的是 (

)A.操作人員一定是把聲波發(fā)生器的功率調到很大B.操作人員可能是使聲波發(fā)生器發(fā)出了頻率很高的超聲波C.操作人員一定是同時增大了聲波發(fā)生器發(fā)出聲波的頻率和功率D.操作人員只需將聲波發(fā)生器發(fā)出的聲波頻率調到500HzD備用習題[解析]

驅動力的頻率與系統(tǒng)的固有頻率相等時,受迫振動的振幅最大,形成共振.操作人員只需將聲波發(fā)生器發(fā)出的聲波頻率調到500Hz,就能使酒杯碎掉,D正確.備用習題3.在廣東某學校實驗室中有個實驗儀器如圖甲所示,五個擺球懸掛于同一根繃緊的水平繩上.如圖乙所示是E單擺做受迫振動時的共振曲線,它表示振幅與驅動力的頻率的關系.(擺角不超過5°,重力加速度g取π2m/s2)(1)讓A、B、C、D其中的哪一個擺擺動起來,E單擺的振動最為劇烈?[答案]

A擺

[解析]由圖甲可知,E與A的擺長是相等的,根據(jù)共振的條件可知,讓A擺擺動起來,E單擺的振動最為劇烈.備用習題4.在廣東某學校實驗室中有個實驗儀器如圖甲所示,五個擺球懸掛于同一根繃緊的水平繩上.如圖乙所示是E單擺做受迫振動時的共振曲線,它表示振幅與驅動力的頻率的關系.(擺角不超過5°,重力加速度g取π2m/s2)(2)E單擺的擺長為多大?[答案]1m

備用習題4.在廣東某學校實驗室中有個實驗儀器如圖甲所示,五個擺球懸掛于同一根繃緊的水平繩上.如圖乙所示是E單擺做受迫振動時的共振曲線,它表示振幅與驅動力的頻率的關系.(擺角不超過5°,重力加速度g取π2m/s2)(3)若將E單擺從廣東移至北京某高中的實驗室中,共振曲線的“峰”將怎樣移動?[答案]

向右移動[解析]若將E單擺從廣東移至北京某高中的實驗室中,因重力加速度變大,故固有周期變小,固有頻率變大,共振曲線的“峰”將向右移動.備用習題1.(對阻尼振動的理解)(多選)若空氣阻力不可忽略,則單擺在偏角很小的擺動中,總是減小的物理量為

(

)A.振幅

B.位移

C.周期

D.機械能隨堂鞏固

AD2.(對受迫振動的理解)如圖所示,曲軸上懸掛一彈簧振子,搖動搖把,曲軸可以帶動彈簧振子上下振動,開始時不轉動搖把,讓物塊自由振動,測得其頻率為2Hz,然后勻速轉動搖把,轉速為240r/min,當物塊振動穩(wěn)定時,它的振動周期為(

)

A.0.5s

B.0.25sC.2s

D.4s隨堂鞏固B[解析]受迫振動的頻率等于驅動力的頻率,驅動力的頻率f=n=240r/min=4r/s=4Hz,故物塊振動穩(wěn)定后的振動頻率為4Hz,其受迫振動的周期為0.25s,選項B正確.3.(共振的條件)工廠測機器轉速可用一種振動式轉速計.振動式轉速計由十幾根不同長度的鋼絲做成,每根鋼絲的固有頻率都不同.使用時,將振動式轉速計固定在發(fā)動機附近,機器工作時,每轉一圈,活塞上下運動一次,產生一次振動.觀察發(fā)現(xiàn),固有頻率為60Hz的那一根鋼絲的振動幅度最大,由此可知機