高中物理 第十一章 机械振动 5 外力作用下的振动名师导航学案 新人教版选修3-4-新人教版高二选修3-4物理学案VIP免费

5外力作用下的振动名师导航知识梳理1.阻尼振动（1）阻尼振动是指振幅逐渐____________的振动，它是从____________是否变化的角度来区分.（2）等幅振动不受阻力作用.2.受迫振动物体在____________性变化的____________作用下的振动叫受迫振动，受迫振动稳定时，系统振动的频率等于____________的频率，与系统的____________无关.3.共振共振的条件是_______________，产生共振时，物体的振幅____________.知识导学复习振幅与能量的关系，再结合生活中的振动现象，如树梢在空中摆动几下，最后会停下来等等，认识和理解阻尼振动.自然界中的一切振动，严格地讲都属于阻尼振动.在认识阻尼振动的基础上，更进一步联想到若要使振动持续下去，会有什么办法呢？提出猜想：补充能量，由此认识受迫振动.对共振的认识，要通过教材图11.53的实验，归纳总结得出共振的概念和意义.疑难突破1.受迫振动的振动频率与驱动力频率的关系剖析：受迫振动是周期性外力作用下的振动.外力对系统做功，克服阻尼作用，补偿系统的能量损耗，使系统持续地振动下去.设计一个实验如下：如图11-5-1所示的装置，匀速转动把手时，把手给弹簧振子以驱动力使振子做受迫振动.用不同的转速匀速地转动把手，认真观察实验中驱动力的周期与把手转动周期的关系，通过实验，我们可以得出结论：驱动力周期与把手周期是相同的，而受迫振动稳定后的频率等于驱动力的频率，跟物体的固有频率无关.图11-5-12.产生共振的条件及振幅随驱动力频率的变化关系剖析：设计一个实验如图11-5-2所示，一根张紧的水平绳上挂五个摆，其中A、E摆长相等，D摆摆长最长，B摆最短.图11-5-2开始时，各摆都静止，让A摆先摆动起来，然后带动其他摆跟着摆起来.观察和分析A、B、C、D、E这五个单摆摆动周期的关系，观察B、C、D、E四个摆在振动过程中，1振幅的大小关系.由实验我们可以得出结论：A、E摆振幅最大，D摆振幅最小.分析原因：B、C、D、E四个摆只有摆长不同，其他条件都相同，摆长决定了四个摆的固有频率，A、E摆长相同，说明A、E固有频率相同，结合实验现象可知，当驱动力频率等于固有频率时，振幅最大，这就是产生共振的条件.固有频率与驱动力频率相差越大，振幅越小，我们可以总结如下：|f-f′|越大，振幅越小|f-f′|越小，振幅越大|f-f′|等于零，振幅最大.典题精讲【例1】在图11-5-3中，当A振动起来后，通过水平绳迫使B、C振动，下列说法中正确的是（)图11-5-3A.只有A、C的振动周期相等B.A的振幅比B小C.C振动的振幅比B大D.A、B、C的振动周期相等思路解析：A振动后迫使水平绳振动，水平绳振动，水平绳再迫使B、C振动，所以B、C做受迫振动，其振动周期等于驱动力周期，即A的自由振动周期，Tb=Tc=TA固=2πgl，所以C发生共振，B不发生共振，C的振幅比B大.答案：CD绿色通道：做受迫振动的物体，它的固有频率与驱动力的频率越接近，其振幅就越大，当二者相等时，振幅达到最大.变式训练：一洗衣机在正常工作时非常平稳，当切断电源后发现先是振动越来越剧烈，然后振动逐渐减弱.对这一现象下列说法正确的是（)①正常工作时，洗衣机波轮的运转频率大于洗衣机的固有频率②正常工作时，洗衣机波轮的运转频率比洗衣机的固有频率小③当洗衣机振动最剧烈时，波轮的运转频率恰好等于洗衣机的固有频率④当洗衣机振动最剧烈时，固有频率最大A.①④B.②③C.①③D.②④答案：C【例2】在火车车厢里吊着一小球，由于在铁轨接合处振动使球摆动，若钢轨长12.5m，线长40cm，那么当火车的速度达到多大时，球振动的振幅最大？思路解析：悬线吊着的小球由于车轮在钢轨接合处受到冲击而摆动，显然稳定后摆球做受迫振动，在受迫振动中当驱动力的频率等于小球振动的固有频率时发生共振，单摆振动的振幅最大，F驱=F固.2即gL21Lvv=Lg2L=10m/s.答案：10m/s绿色通道：受迫振动是物体在周期性外力（驱动力）作用下的振动，其振动特点是受迫振动中的频率等于驱动力的频率，与物体的固有频率无关，只有当固有频率等于驱动力的频率时，发生共振，即振幅最大.变式训练：部队过桥时，规定不许齐步走，主要原因是（)A.减轻对桥的压力B.避免使桥发生共振C.使桥受到的压力更为均匀答案：...