鲁科版(2019)高中物理 选择性必修第一册 第2章 第5节 生活中的振动学案(含练习)

新教材鲁科版2019版物理选择性必修第一册第2章知识点清单目录第2章机械振动第1节简谐运动第2节振动的描述第3节单摆第4节科学测量：用单摆测量重力加速度第5节生活中的振动第2章机械振动第1节简谐运动一、机械振动1. 定义：物理学中，将物体(或物体的某一部分)在某一位置附近的往复运动称为机械振动，简称振动。

2. 平衡位置：振动物体在某一位置附近做往复运动，这个位置称为平衡位置，也是物体所受回复力为零的位置。

3. 回复力(1)方向：总是指向平衡位置。

(2)作用效果：使物体总是在平衡位置附近振动。

(3)来源：回复力可由某一个力来提供，也可由振动物体受到的几个力的合力来提供。

二、简谐运动及其特征1. 弹簧振子(1)弹簧振子是一种理想模型。

(2)弹簧振子的组成：如图所示，弹簧一端固定，另一端连接一个可视为质点的物体，不计弹簧质量，物体置于光滑水平面上。

(3)弹簧振子的回复力：回复力由物体所受弹簧弹力提供，为F=-kx。

其中k等于弹簧劲度系数，x是物体相对平衡位置的位移，负号表示力与位移的方向相反。

2. 简谐运动(1)定义：物体所受回复力的大小与位移大小成正比，方向总是与位移方向相反的运动称为简谐运动。

(2)简谐运动的运动学特征：a=-kx。

m(3)弹簧振子能量特征：只有弹簧弹力做功，系统的动能和弹性势能相互转换，机械能守恒。

3. 易错警示(1)物体在平衡位置所受合力不一定为零，而是沿简谐运动方向的合力为零，且物体在平衡位置时速度最大。

(2)简谐运动的位移和一般运动的位移有很大区别，一般运动的位移都是由初位置指向末位置，而简谐运动的位移都是由平衡位置指向振动质点所在位置。

三、对简谐运动的位移、速度、回复力和加速度的理解1. 简谐运动三个物理量的特点(1)位移：以平衡位置为坐标原点，以振动所在的直线为坐标轴，规定正方向，则某一时刻物体的位移用该时刻物体所在位置的坐标来表示。

(2)速度：速度是描述物体在平衡位置附近运动快慢的物理量。

鲁科版（2019）高中物理选择性必修第一册课程目录与教学计划表
教材课本目录是一本书的纲领，是教与学的路线图。

不管是做教学计划、实施教学活动，还是做学习计划、复习安排、工作总结，都离不开目录。

目录是一本书的知识框架，要做到心中有书、胸有成竹，就从目录开始吧！
课程目录教学计划、进度、课时安排选择性必修第一册
第1章动量及其守恒定律
第1节动量和动量定理
第2节动量守恒定律及其应用
第3节科学验证:动量守恒定律
第4节弹性碰撞与非弹性碰撞
本章综合与测试
第2章机械振动
第1节简谐运动
第2节振动的描述
第3节单摆
第4节科学测量:用单摆测量重力加速度
第5节生活中的振动
本章综合与测试
第3章机械波
第1节波的形成和描述
第2节波的反射和折射
第3节波的干涉和衍射
第4节多普勒效应及其应用
本章综合与测试
第4章光的折射和全反射
第1节光的折射
第2节科学测量:玻璃的折射率
第3节光的全反射
第4节光导纤维及其应用
本章综合与测试
第5章光的干涉、衍射和偏振
第1节光的干涉
第2节科学测量:用双缝干涉测光的波长第3节光的衍射
第4节光的偏振
第5节激光与全息照相
本章综合与测试
本册综合。

第5节生活中的振动A级必备知识基础练1.(多选)研究单摆受迫振动规律时得到如图所示的共振曲线,下列说法正确的是( )A.其纵坐标为位移B.其横坐标为固有频率C.单摆的固有周期为2 sD.图像的峰值表示单摆共振时的振幅2.(多选)用两根完全一样的弹簧和一根细线将甲、乙两滑块连在光滑的水平面上,线上有张力,甲的质量大于乙的质量,如图所示。

当线突然断开后,两滑块都开始做简谐运动,在运动过程中( )A.甲的振幅一定等于乙的振幅B.甲的振幅一定小于乙的振幅C.甲的最大速度一定大于乙的最大速度D.甲的最大速度一定小于乙的最大速度3.(湖北高二期末)轿车的“悬挂系统”是指由车身与轮胎间的弹簧及避震器组成的整个支持系统。

已知某型号轿车“悬挂系统”的固有频率是2 Hz。

如图所示,这辆轿车正匀速通过某路口的条状减速带,已知相邻两条减速带间的距离为1.0 m,该轿车经过该减速带的过程中,下列说法正确的是( )A.当该轿车通过减速带时,车身上下振动的频率均为2 Hz,与车速无关B.该轿车通过减速带的速度越大,车身上下振动得越剧烈C.当该轿车以7.2 km/h的速度通过减速带时,车身上下振动得最剧烈D.当该轿车以不同速度通过减速带时,车身上下振动的剧烈程度一定不同4.(多选)把一个筛子用四根弹簧支起来,在筛子上安装一个电动偏心轮,它每转一周,给筛子一个驱动力,这样就做成了一个共振筛。

筛子做自由振动时,完成10次全振动用时15 s。

在某电压下,电动偏心轮的转速是36r/min。

已知增大电压可使偏心轮转速提高,增大筛子的质量可使筛子的固有周期增大。

那么要使筛子的振幅增大,下列做法正确的是( )A.提高输入电压B.降低输入电压C.增大筛子质量D.减小筛子质量B级关键能力提升练5.两个单摆做受迫振动的共振曲线如图所示,则下列说法正确的是( )A.两个单摆的固有周期之比为TⅠ∶TⅡ=2∶5B.若两个受迫振动在地球上同一地点进行,则两个摆长之比为lⅠ∶lⅡ=4∶25C.图线Ⅱ若是在地面上完成的,则该摆摆长约为1 mD.若两个受迫振动分别在月球上和地球上进行,且摆长相等,则图线Ⅱ是月球上的单摆的共振曲线6.飞力士棒是一种物理康复器材,其整体结构是一根两端带有负重的弹性杆,如图甲所示。

2.5 生活中的振动【学习目标】1、知道阻尼振动的产生条件及特点2、知道受迫振动产生的条件3、知道共振的条件及特点4、能够解释生活中的共振现象【知识梳理】（一）固有振动：如果振动系统不受的作用，此时的振动叫做固有振动，其振动频率称为．（二）阻尼振动1．阻尼振动：指逐渐减小的振动．振动系统受到的越大，减小得越快．阻尼振动的图象如图11—5—1所示，振幅，最后停止振动。

2．实际振动的理想化：当很小时，在不太长的时间内看不出振幅明显减小，于是可以把它当作来处理。

（三）受迫振动1．受迫振动：系统在作用下的振动。

2.受迫振动的频率做受迫振动的物体振动稳定后，其振动频率等于的频率，与物体的无关。

(四)共振1．特征：在无阻尼受迫振动中，共振时受迫振动的最大．2．共振曲线：如图l l —5—2所示．3．共振的应用与防止(1)共振的应用①特点：在应用共振时，应使驱动力频率接近或等于振动系统的，振动将更剧烈。

②实例：转速计、共振筛．(2)共振的防止①特点：在防止共振时，驱动力频率与系统的相差越大越好．②实例：部队过桥时用便步；火车过桥减速；轮船航行时，改变航向或航速等等，目的都是使驱动力的频率远离系统的固有频率．【经典例题】【例l】一单摆在空气中振动，振幅逐渐减小，下列说法中正确的是 ( )A．振动能量逐渐转化为其他形式的能B．后一时刻的动能一定小于前一时刻的动能C．后一时刻的势能一定小于前一时刻的势能D．后一时刻的机械能一定小于前一时刻的机械能【例2】下图为一单摆的共振曲线，该单摆的摆长约为多少?共振时单摆的振幅多大?共振时摆球的最大速度和最大加速度各为多少?(g取10 m／s2)【课后巩固】1．一单摆做阻尼振动，则在振动过程中()A．振幅越来越小，周期也越来越小B．周期越来越大C．通过某一位置时，机械能减小D．机械能不守恒，周期不变2．一单摆在空气中振动，振幅逐渐减小．下列说法正确的是()A．机械能逐渐转化为其他形式的能B．后一时刻的动能一定小于前一时刻的动能C．后一时刻的势能一定大于前一时刻的势能D．后一时刻的机械能一定小于前一时刻的机械能3．在飞机的发展史中有一个阶段，飞机上天后机翼很快就抖动起来，而且越抖越厉害，后来人们经过了艰苦的探索，利用在飞机机翼前缘处装置一个配重杆的方法，解决了这一问题．在飞机机翼前装置配重杆的主要目的是()A．加大飞机的惯性B．使机体更加平衡C．使机翼更加牢固D．改变机翼的固有频率4．(多选)如图所示为一个弹簧振子做受迫振动时振幅与驱动力频率之间的关系图像，由图可知()A．让振子自由振动，它的频率可以为f2B．驱动力频率为f2时，振子处于共振状态C．驱动力频率为f3时，振子的振动频率为f3D．假如让振子自由振动，它的频率是f25．下列说法中正确的是()A．受迫振动的频率等于振动系统的固有频率．B．驱动力频率越大，振幅越大．C．生活中应尽量使驱动力的频率接近振动系统的固有频率．D．受迫振动稳定后的频率与自身物理条件无关6．如图所示为受迫振动的演示装置，当单摆A振动起来后，通过水平悬绳迫使单摆B、C振动，则下列说法正确的是()A．只有A、C摆振动周期相等B．A摆的振幅比B摆的小C．B摆的振幅比C摆的小D．A、B、C三摆的振动周期相等7．下列振动，不属于受迫振动的是()A．用重锤敲击一下悬吊着的钟后，钟的振动B．打点计时器接通电源后，振针的振动C．小孩睡在自由摆动的吊床上，小孩随着吊床一起摆动D．弹簧振子在竖直方向上沿上下方向振动8．如图所示，把两个弹簧振子悬挂在同一支架上，已知甲弹簧振子的固有频率为9 Hz，乙弹簧振子的固有频率为72 Hz，当支架在受到竖直方向且频率为9 Hz的驱动力作用做受迫振动时，则两个弹簧振子的振动情况是()A．甲的振幅较大B．甲的振动频率为9 HzC．乙的振幅较小D．乙的振动频率为72 Hz9．下列现象中，防止共振危害的是________A．秋千越荡越高B．火车过桥时要慢开C．喇叭常放在音箱内D．建厂房时要考虑厂房的固有频率与机器的固有频率的差别参考答案：10.如图是用来测量各种发动机转速的转速计原理图．在同一铁支架MN上焊有固有频率依次为80 Hz、60 Hz、40 Hz、20 Hz的四个钢片a、b、c、d.将M端与正在转动的电动机接触，发现b钢片振幅最大，则电动机转速可能为多少？a、b 、c、d此时振动频率分别为多少？例1AD 例2 L=1m A=8cm V=0.25m/s 0.8m/s2巩固：1.CD2.AD3.D4.ABC5.D6.CD7.ACD8.ABC9.BD10. 60 r/s均为60 Hz。

2020-2021学年鲁科版（2019）选择性必修第一册2.5 生活中的振动 课时作业1．单摆在振动过程中，摆动幅度越来越小，这是因为( )A ．能量正在逐渐消灭B ．动能正在转化为势能C ．机械能守恒D ．总能量守恒，减少的机械能转化为内能D [能量不能被消灭，只能发生转化或转移，故A 错误；单摆在运动中由于受到空气阻力，要克服空气阻力做功，机械能逐渐减小，转化为内能，由能量守恒定律可知，总能量是守恒的，故B 、C 错误，D 正确．]2．(多选)弹簧振子在振动过程中振幅逐渐减小，这是由于( )A ．振子开始振动时振幅太小B ．在振动过程中要不断克服外界阻力做功，消耗能量C ．动能和势能相互转化D ．振子的机械能逐渐转化为内能BD [由于阻力作用，振子的机械能减小，振幅减小．]3．(多选)下列说法正确的是( )A ．实际的自由振动必然是阻尼振动B ．在外力作用下的振动是受迫振动C ．阻尼振动的振幅越来越小D ．受迫振动稳定后频率与自身物理条件无关ACD [实际的自由振动，必须不断克服外界阻力做功而消耗能量，振幅会逐渐减小，必然是阻尼振动，故A 、C 正确；只有在周期性外力(驱动力)的作用下，物体所做的振动才是受迫振动，B 错；受迫振动稳定后的频率由驱动力的频率决定，与自身物理条件无关，D 对．]4．(多选)如图所示，一根水平张紧的绳子上系着五个单摆，摆长从左至右依次为3l 2、l 、l 2、l 、2l ，若让D 摆先摆动起来，周期为T ，稳定时A 、B 、C 、E 各摆的情况是( )A．B摆振动的振幅最大B．E摆振动的振幅最大C．C摆振动的周期为TD．A摆振动的周期大于TAC [这是一个受迫振动的问题，由D摆提供驱动力，使A、B、C、E摆做受迫振动，其振动的频率和周期等于D摆的振动频率和周期，故C选项正确；因为B摆的摆长与D摆的摆长相等，所以B摆的固有周期等于驱动力的周期，满足发生共振的条件，B摆发生共振，振幅最大，故A选项正确．]5．如图所示，把两个弹簧振子悬挂在同一支架上，已知甲弹簧振子的固有频率为9 Hz，乙弹簧振子的固有频率为72 Hz，当支架在受到竖直方向且频率为9 Hz的驱动力作用做受迫振动时，则两个弹簧振子的振动情况是( )A．甲的振幅较大，且振动频率为18 HzB．甲的振幅较大，且振动频率为9 HzC．乙的振幅较大，且振动频率为9 HzD．乙的振幅较大，且振动频率为72 HzB [根据受迫振动发生共振的条件可知甲的振幅较大，又因为做受迫振动的物体的频率等于驱动力的频率，所以B选项正确．]6.如图所示是用来测量各种发动机转速的转速计原理图．在同一铁支架MN上焊有固有频率依次为80 Hz、60 Hz、40 Hz、20 Hz的四个钢片a、b、c、d.将M端与正在转动的电动机接触，发现b钢片振幅最大，则电动机转速可能为多少？a、b、c、d此时振动频率分别为多少？[解析] 钢片b振幅最大，说明可能发生了共振现象，根据共振的条件知，f驱＝f固＝60 Hz，电动机的转速为60 r/s，钢片a、c、d做的是受迫振动，其频率f迫＝f驱＝60 Hz.[答案] 60 r/s 均为60 Hz7. (多选)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，这一过程中洗衣机振幅随波轮转速(国际单位制中，转速与波轮对洗衣机施加的力的频率数值上相等)变化的关系图线如图所示，对这一现象下列说法正确的是( )A ．正常工作时，洗衣机波轮的转速数值上大于洗衣机的固有频率B ．正常工作时，洗衣机波轮的转速数值上小于洗衣机的固有频率C ．当洗衣机振动最剧烈时，洗衣机的固有频率最大D ．当洗衣机振动最剧烈时，波轮转速数值上恰等于洗衣机的固有频率AD [当波轮振动频率等于洗衣机固有频率时，发生共振，振幅最大，所以根据图像可知，正常工作时，洗衣机波轮的转速数值上大于洗衣机的固有频率，故A 正确，B 错误；固有频率是自身属性，不随外界变化，故C 错误；当波轮振动频率等于洗衣机固有频率时，发生共振，振动最剧烈，故D 正确．故选AD.]8．(多选)某简谐振子，自由振动时的振动图像如图甲中的曲线Ⅰ所示，而在某驱动力作用下做受迫振动时，稳定后的振动图像如图甲中的曲线Ⅱ所示，那么，此受迫振动对应的状态可能是图乙中的( )甲 乙A ．a 点B ．b 点C ．c 点D ．一定不是c 点AD [振子的固有周期与驱动力周期的关系是T 驱＝32T 固，所以受迫振动的状态一定不是图乙中的b 点和c 点，可能是a 点，故A 、D 正确．]9．(多选)如图表示一弹簧振子做受迫振动时的振幅与驱动力频率的关系，由图可知( )A ．驱动力频率为f 2时，振子处于共振状态B ．驱动力频率为f 3时，振子振动频率为f 3C ．假如让振子自由振动，它的频率为f 2D ．振子做自由振动时，频率可以为f 1、f 2、f 3ABC [理解共振曲线是关键，驱动力频率为f2时弹簧振子的振幅最大，f2也就等于弹簧振子的固有频率，故振子自由振动时，它的频率为固有频率f2，D错误；当驱动力频率为f1、f3时，弹簧振子只做受迫振动，其频率与振子固有频率无关．A、B、C正确．]。