1、1第五節(jié)外力作用下的振動第五節(jié)外力作用下的振動2課前自主學案課前自主學案核心要點突破核心要點突破課堂互動講練課堂互動講練課標定位課標定位知能優(yōu)化訓練知能優(yōu)化訓練第五節(jié)外力作用下的振動第五節(jié)外力作用下的振動3課標定位課標定位學習目標：學習目標：1.了解受迫振動、阻尼振動、固有頻率的了解受迫振動、阻尼振動、固有頻率的概念概念2知道受迫振動的頻率由驅(qū)動力的頻率決定知道受迫振動的頻率由驅(qū)動力的頻率決定3了解共振概念，知道發(fā)生共振的條件了解共振概念，知道發(fā)生共振的條件重點難點：重點難點：1.決定受迫振動頻率的因素及發(fā)生共振的決定受迫振動頻率的因素及發(fā)生共振的條件條件2受迫振動中振幅隨驅(qū)動力頻率變化的關(guān)系

2、受迫振動中振幅隨驅(qū)動力頻率變化的關(guān)系4課前自主學案課前自主學案一、固有振動和固有頻率一、固有振動和固有頻率如果振動系統(tǒng)不受如果振動系統(tǒng)不受_的作用，此時的振動的作用，此時的振動叫做固有振動，此時的振動頻率叫固有頻率叫做固有振動，此時的振動頻率叫固有頻率二、阻尼振動二、阻尼振動1阻力作用下的振動變化：當振動系統(tǒng)受到阻阻力作用下的振動變化：當振動系統(tǒng)受到阻力的作用時，振動受到了力的作用時，振動受到了_系統(tǒng)克服系統(tǒng)克服_的作用要做功，消耗的作用要做功，消耗_，因而，因而_減小，最后停下來減小，最后停下來外力外力阻尼阻尼阻尼阻尼機械能機械能振幅振幅52阻尼振動：指阻尼振動：指_逐漸減小的振動振逐漸減小

3、的振動振動系統(tǒng)受到的阻尼越大，振幅減小得越動系統(tǒng)受到的阻尼越大，振幅減小得越_3實際振動的理想化：當阻尼很小時，在不太長實際振動的理想化：當阻尼很小時，在不太長的時間內(nèi)看不出振幅明顯減小，于是可以把它當?shù)臅r間內(nèi)看不出振幅明顯減小，于是可以把它當成成_來處理來處理振幅振幅快快簡諧運動簡諧運動6三、受迫振動三、受迫振動1持續(xù)振動的獲得持續(xù)振動的獲得實際的振動由于阻尼作用最終要停下來，要維持系實際的振動由于阻尼作用最終要停下來，要維持系統(tǒng)的持續(xù)振動，辦法是使統(tǒng)的持續(xù)振動，辦法是使_的外力作用的外力作用于振動系統(tǒng)，外力對系統(tǒng)做于振動系統(tǒng)，外力對系統(tǒng)做_功，補償系統(tǒng)功，補償系統(tǒng)的的_2驅(qū)動力：作用于振動

4、系統(tǒng)的驅(qū)動力：作用于振動系統(tǒng)的_的的外力外力周期性周期性正正能量損耗能量損耗周期性周期性73受迫振動：振動系統(tǒng)在受迫振動：振動系統(tǒng)在_作用下的作用下的振動振動4受迫振動的頻率受迫振動的頻率做受迫振動的系統(tǒng)振動穩(wěn)定后，其振動頻率等于做受迫振動的系統(tǒng)振動穩(wěn)定后，其振動頻率等于_的頻率，與系統(tǒng)的的頻率，與系統(tǒng)的_無無關(guān)關(guān)驅(qū)動力驅(qū)動力驅(qū)動力驅(qū)動力固有頻率固有頻率8四、共振四、共振1共振：驅(qū)動力的頻率共振：驅(qū)動力的頻率_系統(tǒng)的固有頻系統(tǒng)的固有頻率時，受迫振動的振幅最大聲音的共振現(xiàn)象叫率時，受迫振動的振幅最大聲音的共振現(xiàn)象叫做做_2共振的應(yīng)用與防止：在需要利用共振的時候，共振的應(yīng)用與防止：在需要利用共振的

5、時候，應(yīng)使驅(qū)動力的頻率盡可能接近振動系統(tǒng)的應(yīng)使驅(qū)動力的頻率盡可能接近振動系統(tǒng)的_；在防止共振時，驅(qū)動力頻率與振；在防止共振時，驅(qū)動力頻率與振動系統(tǒng)的固有頻率相差的越動系統(tǒng)的固有頻率相差的越_越好越好等于等于共鳴共鳴固有頻率固有頻率大大9核心要點突破核心要點突破一、簡諧運動、阻尼振動與受迫振動的區(qū)別一、簡諧運動、阻尼振動與受迫振動的區(qū)別簡諧運動是一種理想化的模型，物體運動過程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；阻尼振動卻考慮阻力中的一切阻力都不考慮；阻尼振動卻考慮阻力的影響，是更實際的一種運動；而受迫振動則的影響，是更實際的一種運動；而受迫振動則是物體做阻尼振動時受到周

6、期性驅(qū)動力作用下是物體做阻尼振動時受到周期性驅(qū)動力作用下的振動三者對比列表如下：的振動三者對比列表如下：10振動振動類型類型比較比較項目項目簡諧運動簡諧運動阻尼振動阻尼振動受迫振動受迫振動產(chǎn)生條件產(chǎn)生條件不受阻力不受阻力作用作用受阻力作受阻力作用用受阻力和受阻力和驅(qū)動力作驅(qū)動力作用用頻率頻率固有頻率固有頻率固有頻率固有頻率驅(qū)動力頻驅(qū)動力頻率率振幅振幅不變不變減少減少大小變化大小變化不確定不確定11振動振動類型類型比較比較項目項目簡諧運動簡諧運動阻尼振動阻尼振動受迫振動受迫振動振動圖象振動圖象形狀不確定形狀不確定實例實例彈簧振子振動，彈簧振子振動，單擺做小角度單擺做小角度擺動擺動敲鑼打鼓發(fā)敲鑼打

7、鼓發(fā)出的聲音越出的聲音越來越弱，是來越弱，是因振幅越來因振幅越來越小越小揚聲器紙盆揚聲器紙盆振動發(fā)聲，振動發(fā)聲，鐘擺的擺動鐘擺的擺動12特別提醒：特別提醒：(1)阻尼振動中振幅雖逐漸減小，但振阻尼振動中振幅雖逐漸減小，但振動的頻率不會變化，此頻率稱為固有頻率，由振動的頻率不會變化，此頻率稱為固有頻率，由振動系統(tǒng)決定動系統(tǒng)決定(2)受迫振動中，若驅(qū)動力給系統(tǒng)補充的能量與系受迫振動中，若驅(qū)動力給系統(tǒng)補充的能量與系統(tǒng)因振動阻尼消耗的能量相等，物體做等幅振動，統(tǒng)因振動阻尼消耗的能量相等，物體做等幅振動，但此振動不是簡諧運動但此振動不是簡諧運動13即時應(yīng)用即時應(yīng)用(即時突破，小試牛刀即時突破，小試牛刀)

8、1一單擺做阻尼振動，則在振動過程中一單擺做阻尼振動，則在振動過程中()A振幅越來越小，周期也越來越小振幅越來越小，周期也越來越小B振幅越來越小，周期不變振幅越來越小，周期不變C在振動過程中，通過某一位置時，機械能始終在振動過程中，通過某一位置時，機械能始終不變不變D在振動過程中，機械能不守恒在振動過程中，機械能不守恒14解析：解析：選選BD.因單擺做阻尼振動，根據(jù)阻尼振動的因單擺做阻尼振動，根據(jù)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，是由本身條件決定的，是不變周期是其固有周期，是由本身條件決定的，是不變的，故的，故A項錯誤

9、，項錯誤，B項正確；又因單擺在阻尼振動過項正確；又因單擺在阻尼振動過程中，振幅逐漸減小，振動的能量也在減少，即機程中，振幅逐漸減小，振動的能量也在減少，即機械能在減少，所以械能在減少，所以C項錯，項錯，D項對項對15二、對共振的理解二、對共振的理解1對共振條件的理解對共振條件的理解因為周期性的驅(qū)動力跟振動因為周期性的驅(qū)動力跟振動“合拍合拍”時，每個周期時，每個周期內(nèi)驅(qū)動力做的功都是正功，都用來增大振動系統(tǒng)的內(nèi)驅(qū)動力做的功都是正功，都用來增大振動系統(tǒng)的能量，所以振幅越來越大，直到驅(qū)動力做功供給振能量，所以振幅越來越大，直到驅(qū)動力做功供給振動系統(tǒng)的能量等于克服摩擦阻力消耗的能量，振幅動系統(tǒng)的能量等

10、于克服摩擦阻力消耗的能量，振幅才不再增大，即達到最大振幅當驅(qū)動力不跟振動才不再增大，即達到最大振幅當驅(qū)動力不跟振動“合拍合拍”時，驅(qū)動力做的功有一部分是負功，因而時，驅(qū)動力做的功有一部分是負功，因而振動系統(tǒng)從驅(qū)動力得到的能量比振動系統(tǒng)從驅(qū)動力得到的能量比“合拍合拍”時少，振時少，振幅也就比幅也就比“合拍合拍”時小時小162對共振曲線的認識對共振曲線的認識(1)理解兩軸意義：理解兩軸意義：縱軸：受迫振動的振幅，縱軸：受迫振動的振幅，如圖如圖1151所示所示橫軸：驅(qū)動力的頻率橫軸：驅(qū)動力的頻率(2)f的意義：固有頻率的意義：固有頻率(3)認識曲線形狀，認識曲線形狀，ff，共振；，共振；ff或或ff

11、，振幅較?。幌嗖钤酱?，振幅越小振幅較??；相差越大，振幅越小圖圖115117即時應(yīng)用即時應(yīng)用(即時突破，小試牛刀即時突破，小試牛刀)2. (2011年南京高二檢測年南京高二檢測)如圖如圖1152表示一彈簧表示一彈簧振子做受迫振動時的振幅與驅(qū)動力頻率的關(guān)系，由振子做受迫振動時的振幅與驅(qū)動力頻率的關(guān)系，由圖可知圖可知()圖圖115218A驅(qū)動力頻率為驅(qū)動力頻率為f2時，振子處于共振狀態(tài)時，振子處于共振狀態(tài)B驅(qū)動力頻率為驅(qū)動力頻率為f3時，振子振動頻率為時，振子振動頻率為f3C假如讓振子自由振動，它的頻率為假如讓振子自由振動，它的頻率為f2D振子做自由振動時，頻率可以為振子做自由振動時，頻率可以為f1

12、、f2、f3答案：答案：ABC19課堂互動講練課堂互動講練對阻尼振動的認識對阻尼振動的認識如圖如圖1153所示是一個彈簧振子做阻尼所示是一個彈簧振子做阻尼振動的振動圖象，曲線上振動的振動圖象，曲線上A、B兩點的連線與橫軸兩點的連線與橫軸平行，下列說法正確的是平行，下列說法正確的是()圖圖115320A振子在振子在A時刻的動能等于時刻的動能等于B時刻的動能時刻的動能 B振子在振子在A時刻的勢能等于時刻的勢能等于B時刻的勢能時刻的勢能C振子在振子在A時刻的機械能等于時刻的機械能等于B時刻的機械能時刻的機械能D振子在振子在A時刻的機械能大于時刻的機械能大于B時刻的機械能時刻的機械能 【精講精析精講精

13、析】由于彈簧振子做阻尼振動，所以由于彈簧振子做阻尼振動，所以A時刻的機械能大于時刻的機械能大于B時刻的機械能，選項時刻的機械能，選項C錯，錯，D對；對；由于彈簧的彈性勢能與彈簧的形變量由于彈簧的彈性勢能與彈簧的形變量(即位移即位移)有關(guān)，有關(guān)，所以選項所以選項B對；振子在對；振子在A時刻的動能大于時刻的動能大于B時刻的動時刻的動能，選項能，選項A錯錯21【答案答案】BD【題后反思題后反思】只有正確理解阻尼振動，才能只有正確理解阻尼振動，才能解答本題做阻尼振動的物體，由于克服阻力解答本題做阻尼振動的物體，由于克服阻力做功，所以機械能會逐漸減少，但在機械能減做功，所以機械能會逐漸減少，但在機械能減

14、少的過程中，動能和勢能還會交替變化少的過程中，動能和勢能還會交替變化22變式訓練變式訓練1單擺在空氣中做阻尼振動，下列說單擺在空氣中做阻尼振動，下列說法中正確的是法中正確的是()A位移逐漸減小位移逐漸減小B速度逐漸減小速度逐漸減小C動能逐漸減小動能逐漸減小D振動的能量逐漸轉(zhuǎn)化為其他形式的能振動的能量逐漸轉(zhuǎn)化為其他形式的能答案：答案：D23一砝碼和一輕彈簧構(gòu)成彈簧振子，圖一砝碼和一輕彈簧構(gòu)成彈簧振子，圖1154甲所示的裝置可用于研究該彈簧振子的受迫甲所示的裝置可用于研究該彈簧振子的受迫振動勻速轉(zhuǎn)動把手時，曲桿給彈簧振子以驅(qū)動振動勻速轉(zhuǎn)動把手時，曲桿給彈簧振子以驅(qū)動力，使振子做受迫振動把手勻速轉(zhuǎn)動

15、的周期就力，使振子做受迫振動把手勻速轉(zhuǎn)動的周期就是驅(qū)動力的周期，改變把手勻速轉(zhuǎn)動的速度就可是驅(qū)動力的周期，改變把手勻速轉(zhuǎn)動的速度就可以改變驅(qū)動力的周期若保持把手不動，給砝碼以改變驅(qū)動力的周期若保持把手不動，給砝碼一向下的初速度，砝碼便做簡諧運動，振動圖線一向下的初速度，砝碼便做簡諧運動，振動圖線如圖如圖對受迫振動的認識對受迫振動的認識24乙所示當把手以某一速度勻速轉(zhuǎn)動，受迫振動達乙所示當把手以某一速度勻速轉(zhuǎn)動，受迫振動達到穩(wěn)定時，砝碼的振動圖線如圖丙所示若用到穩(wěn)定時，砝碼的振動圖線如圖丙所示若用T0表表示彈簧振子的固有周期，示彈簧振子的固有周期，T表示驅(qū)動力的周期，表示驅(qū)動力的周期，Y表表示受

16、迫振動達到穩(wěn)定后砝碼振動的振幅，則示受迫振動達到穩(wěn)定后砝碼振動的振幅，則()圖圖115425A由圖線可知由圖線可知T04 sB由圖線可知由圖線可知T08 sC當當T在在4 s附近時，附近時，Y顯著增大；當顯著增大；當T比比4 s小得小得多或大得多時，多或大得多時，Y很小很小D當當T在在8 s附近時，附近時，Y顯著增大；當顯著增大；當T比比8 s小得小得多或大得多時，多或大得多時，Y很小很小26【精講精析精講精析】圖乙是彈簧振子未加驅(qū)動力時的周圖乙是彈簧振子未加驅(qū)動力時的周期，故由題圖乙圖線讀出的周期為其振動的固有周期，故由題圖乙圖線讀出的周期為其振動的固有周期，即期，即T04 s圖丙是彈簧振子

17、在驅(qū)動力作用下圖丙是彈簧振子在驅(qū)動力作用下的振動圖線，做受迫振動的物體，其振動的周期等的振動圖線，做受迫振動的物體，其振動的周期等于驅(qū)動力的周期，即于驅(qū)動力的周期，即T8 s當受迫振動的周期與當受迫振動的周期與驅(qū)動力的周期相同時，其振幅最大；周期差別越大，驅(qū)動力的周期相同時，其振幅最大；周期差別越大，其振動振幅越小由以上分析可知，正確選項為其振動振幅越小由以上分析可知，正確選項為A、C.【答案答案】AC27【方法總結(jié)方法總結(jié)】受迫振動的周期和頻率總等于驅(qū)受迫振動的周期和頻率總等于驅(qū)動力的周期和頻率，但驅(qū)動力的頻率越接近物體動力的周期和頻率，但驅(qū)動力的頻率越接近物體的固有頻率，振動的振幅越大，相

18、等時振幅最的固有頻率，振動的振幅越大，相等時振幅最大在處理實際問題時要分清振動的類別，注意大在處理實際問題時要分清振動的類別，注意區(qū)分固有頻率、受迫振動的頻率和驅(qū)動力的頻區(qū)分固有頻率、受迫振動的頻率和驅(qū)動力的頻率率28變式訓練變式訓練2(2011年江蘇泰州聯(lián)考年江蘇泰州聯(lián)考)如圖如圖1155所示為受迫振動的演示裝置，當單擺所示為受迫振動的演示裝置，當單擺A振動起來后，振動起來后，通過水平懸繩迫使單擺通過水平懸繩迫使單擺B、C振動，則下列說法正振動，則下列說法正確的是確的是()A只有只有A、C擺振動周期相等擺振動周期相等BA擺的振幅比擺的振幅比B擺小擺小CC擺的振幅比擺的振幅比B擺大擺大DA、B

19、、C三擺的振動周期相等三擺的振動周期相等圖圖115529解析：解析：選選CD.當單擺當單擺A振動起來后，單擺振動起來后，單擺B、C做做受迫振動，做受迫振動的物體的周期受迫振動，做受迫振動的物體的周期(或頻率或頻率)等于等于驅(qū)動力的周期驅(qū)動力的周期(或頻率或頻率)，選項，選項A錯誤而錯誤而D正確；當正確；當物體的固有頻率等于驅(qū)動力的頻率時，發(fā)生共振物體的固有頻率等于驅(qū)動力的頻率時，發(fā)生共振現(xiàn)象，選項現(xiàn)象，選項C正確而正確而B錯誤錯誤30 把一個篩子用四根彈簧支起來，篩子上安一把一個篩子用四根彈簧支起來，篩子上安一個電動偏心輪，它每轉(zhuǎn)一周，給篩子一個驅(qū)動力，個電動偏心輪，它每轉(zhuǎn)一周，給篩子一個驅(qū)動力，這樣就做成了一個共振篩，如圖這樣就做成了一個共振篩，如圖1156所示篩所示篩子做自由振動時，完成子做自由振動時，完成10次全振動用時次全振動用時15 s，在某，在某電壓下，電動偏心輪轉(zhuǎn)速是電壓下，電動偏心輪轉(zhuǎn)速是36 r/min.已知增大