受迫振动共振导学案--高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册.docx

2.6受迫振动 共振【学习目标】1知道什么是阻尼振动，阻尼振动的图像的特点。2知道什么是受迫振动，知道受迫振动的频率等于驱动力的频率。3知道什么是共振以及发生共振的条件，能够解释共振的应用和防止的实例。【学习重点】受迫振动时其频率跟驱动力频率的关系，共振。【学习难点】受迫振动时其频率跟驱动力频率的关系。【学习过程】一、复习热身1简谐运动（1）运动学特征：如果质点的位移与时间的关系遵从_函数的规律，即它的振动图象（x-t）是一条_曲线，这样的振动叫做简谐运动。（2）动力学特征：如果质点所受到的力与它偏离平衡位置位移的大小成_，并且总是指向_，质点的运动就是简谐运动。2振幅（1）定义：振动物体离开平衡位置的_。（2）物理意义：振幅是描述振动_的物理量。二、新课教学固有振动和固有频率做简谐运动的物体受到的回复力，是振动系统内部的相互作用力。如果振动系统不受外力的作用，此时的振动叫做_，其振动频率称为_。注意：系统的固有频率由_决定，与振幅的大小_。（一）阻尼振动1阻尼：即振动系统外的阻力作用，通常包括_和_。2阻尼振动：振幅_的振动，叫做阻尼振动。3原因：当振动系统受到阻尼的作用时，系统克服阻尼的作用做功，消耗机械能，因而振幅减小，最后停下来。绘制阻尼振动的图像：阻尼振动特点： 振幅减小，表示_；_。（二）受迫振动1用如图所示的实验装置，向下拉一下振子，观察它的振动情况。（1）振子做的是_振动，振动一段时间后停止振动。（2）若匀速转动把手，振子就能够持续地振动下去。（3）使振子能够持续振动下去的原因是？（4）用不同的转速匀速地转动把手，观察到的现象是：当把手转速小时，振子振动较慢；当把手转速大时，振子振动较快。此现象说明振动物体振动的快慢与什么因素有关系呢？2驱动力：作用于振动系统的_的外力叫做驱动力。3受迫振动：振动系统在_作用下的振动叫做受迫振动。4受迫振动的周期和频率：做受迫振动的系统稳定后，其振动的周期和频率总是_（填“大于”、“小于”或“等于”）驱动力的周期和频率，与系统的固有周期和频率_（填“无关”或“有关”）。（三）共振现象及其应用1定义：当驱动力的频率f_系统的固有频率f0时，受迫振动的_最大，这种现象叫做共振。2条件：驱动力的频率f_系统的固有频率f0。3特征：共振时受迫振动的_最大。4共振曲线：如图所示。纵坐标表示_；横坐标表示_。说明：当驱动力频率_物体固有频率时，物体振动的振幅最大；驱动力频率与固有频率相差越大，物体的振幅_。5共振现象的应用与防止（1）应用：_。（2）防止：_。【达标提升】一、单选题1枫桥夜泊中有名句：“姑苏城外寒山寺，夜半钟声到客船”。其中，当钟声传到客船时，对大钟的撞击早已停止了，但仍感觉“余音未绝”，分析其原因可能是（）A大钟的回声B大钟在继续振动，空气中继续形成声波C人的听觉发生“暂留”的缘故D大钟虽停止振动，但空气仍在振动2一个单摆做受迫振动，其共振曲线（振幅A与驱动力频率f的关系）如图所示，重力加速度g约为10m/s2，则（）A此单摆的固有周期为0.5sB此单摆的摆长约为2mC若摆长增大，单摆的固有频率增大D若摆长增大，共振曲线的峰将向左移动3某质点自由振动时偏离平衡位置的位移随时间变化的规律如图所示，则（）A该质点的振幅为16cmB该质点的振动频率为0.4HzC该质点1s内通过的路程一定为8cmD若对该质点施加频率为0.25Hz的驱动力，则该质点将发生共振4如图所示是一单摆做阻尼振动的图像，则此单摆的摆球在图中P与N时刻的（）A速率B重力势能C机械能D受到的拉力5如图所示，A球振动后，通过张紧的水平绳迫使B、C、D球做受迫振动，以下说法正确的是（）AC摆的频率最小BC摆的振幅最大CD摆的振幅最大DB、C、D摆的周期相同二、填空题6如图为一单摆的共振曲线,该单摆的摆长约为_, 共振时单摆的振幅是_, 7如图所示为一单摆的共振曲线，则该单摆的摆长约为_ 取8如图甲所示，竖直悬挂的弹簧振子下端装有记录笔，在竖直面内放置记录纸。当振子上下自由振动时，振动频率为10Hz。现匀速转动把手，给弹簧振子以周期性的驱动力，并以水平向左的速度v=5m/s匀速拉动记录纸，记录笔在纸上留下记录的痕迹，建立坐标系，测得的数据如图乙所示，则弹簧振子振动的振幅为_ ，频率为_ ，若将匀速转动把手的周期改为0.1s，则弹簧振子的振幅将_（填“变大”、“变小”、“不变”）三、解答题9如图为一单摆的共振曲线，(1)请你根据图中的数据算出该单摆的摆长约为多少？(2)共振时单摆的振幅多大？其摆动的最大摆角为多少？（g取10 m/s2）10秒摆摆球质量为0.2 kg，它振动到最大位移时距最低点的高度为0.4 cm，当它完成10次全振动回到最大位移处时，因有阻尼作用，距最低点的高度变为0.3 cm。如果每振动10次补充一次能量，使摆球回到原高度，那么1 min内总共应补给多少能量？（g取9.8 m/s2）11接近收费口的道路上安装了若干条凸起于路面且与车辆行驶方向垂直的减速常，减速带间距为10m，当车辆经过减速带时会产生振动。若某汽车的固有频率为1.25Hz，当该车以多大速度行驶在此减速区时颠簸得最厉害？试卷第6页，共6页学科网（北京）股份有限公司学科网（北京）股份有限公司参考答案：1B2D3D4A5D6     1m     2cm718     5cm     5Hz     变大9(1)1 m；(2)10 cm，5.73°105.88×10-3 J1112.5m/s7 / 7