物理：11.5《外力作用下的振动》课件(新人教版选修3-4)

D.4 s
答案:B
解析:弹簧振子做受迫振动时,其振动周期等于驱动力的周期,就等于曲
60
1
s=
240 4
轴转动的周期,故 T=
s。
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4.把一个筛子用四根弹簧支起来,筛子上装一个电动偏心轮,它每转一
周,给筛子一个驱动力,这就做成了一个共振筛(如图所示)。不开电动机
让这个筛子自由振动时,完成 20 次全振动用 15 s;在某电压下,电动偏心
量,如机械摆钟。
第十三页，共29页。
二、受迫振动
活动与探究 2
1.有的同学认为“阻尼振动就是受迫振动,稳定振动就是自由振动”,
对不对?与同学讨论后说出自己的看法。
答案:阻尼振动是在阻力作用下的振动,受迫振动是在周期性驱动
力作用下的振动,所以两者不是一回事。自由振动是振动系统在固有周
期下的振动,是自由的,不受外力驱动的;而稳定振动是指振动特征相对
l
v
12.6
m/s=40
0.315
列车车厢将会发生共振,而列车所受冲击力的周期 T= ⇒ v=
m/s,即火车的危险速率为 40 m/s,选项 A 正确。列车过桥时减速的目的
是为了防止桥梁发生共振(使冲击力的频率远离桥梁振动的固有频率),
而不是防止列车发生共振,选项 B 错。列车运行的振动频率由钢轨长
期不变,所以选项 B 正确。
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3.如图所示,曲轴上悬挂一弹簧振子,转动摇把,曲轴可以带动弹簧振子
上下振动。开始时不转动摇把,让振子上下自由振动,测得振动频率为 2
Hz,然后匀速转动摇把,转速为 240 r/min,当振子振动稳定后,它的振动周
期为(

常见例子
3．共振的利用与防止 (1)利用：由共振的条件知，要利用共振，就应尽量使驱动力 的频率与物体的固有频率一致． 如共振筛、 荡秋千、 共振转速计、 各种乐器等． (2)防止：由共振曲线可知，在需要防止共振危害时，要尽量 使驱动力的频率和固有频率不相等，而且相差越多越好．如部队 过桥应便步走．
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 Hz B．甲的振幅较大，且振动频率为 9 Hz C．乙的振幅较大，且振动频率为 9 Hz D．乙的振幅较大，且振动频率为 72 Hz
5．外力作用下的振动
自 学 线 索
学 基础导学
一、阻尼振动 1．固有频率
外力 的作用，此时的振动叫作固有振 如果振动系统不受______ 固有频率 ． 动，其振动频率称为___________
2．阻尼振动
阻力 ． (1)阻尼：振动系统受到的______
阻力 的作用要做功， (2)阻尼下的振幅变化：振动系统克服______ 减小 ． 消耗机械能，振幅______
解析：
单摆做阻尼振动，因此机械能不断减小，选项 D
正确，C 错误；A、B 两时刻关于平衡位置对称，高度相等，重 力势能相同，B 正确；因机械能越来越小，所以 B 时刻动能小于 A 时刻动能，选项 A 错误．
答案：
BD
1－ 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．振幅越来越小，周期不变 C．在振动过程中，通过某一位置时，机械能始终不变 D．振动过程中，机械能不守恒，周期不变

题后反思:机械能 E 等于动能 Ek 和势能 Ep 之和。 即 E=Ek+Ep , 阻尼振 动中,E 减小, 但动能和势能仍相互转化。当 Ep 相等时,Ek 不相等。而 从振动图象上, 可以确定 Ep 的关系。
类型二 对共振曲线的理解 【例 2】 如图为一单摆的共振曲线, 图中横轴表示周期性驱动力的频 率, 纵轴表示单摆的振幅, 求此单摆的摆长。
一、阻尼振动与简谐运动的比较
现实生活中的振动几乎都是阻尼振动, 原因就在于振动中始终 受到空气阻力的作用, 系统克服阻力做功, 机械能不再守恒, 像挂钟不 上发条, 钟摆就会停下来。简谐运动是不受阻力的运动, 不会损失机 械能, 是一种理想模型。下面就两种运动对比一下: 振动类型 阻尼振动 简谐运动 比较项目 产生条件 受到阻力作用 不受阻力作用 如果没有能量补充, 物体的振幅会 振幅 振幅不变 越来越小 振动能量 有损失 保持不变
1 f
2 =1. 56 2 4������ f
g
m。
题后反思:在分析解答有关共振问题时, 要抓住产生共振的条件分析: 驱动力的频率等于固有频率时产生共振, 此时振动的振幅最大。
5.外力作用下的振动
桥梁的共振 军队里有明确的规定:凡行军过桥的部队, 不准在桥上齐步走或正步 走, 而要便步走。1906 年, 俄国军队在通过彼得堡附近一座大桥时, 由于齐步走而使大桥倒塌, 造成了很大的伤亡。 部队行军过桥时为什 么要便步走?
1. 知道什么是阻尼振动和阻尼振动中能量转化的情况。 2. 知道做受迫振动物体的振动频率跟固有频率无关, 而等于驱动力 的频率。 3. 知道共振以及发生共振的条件, 知道共振的应用和防止的实例。
受迫振动的频率总等于驱动力的频率, 和物体的固有频率 无关。 当驱动力的频率等于物体的固有频率时, 受迫振动的振幅最大, 这种现象即叫做共振。

答案：建几根水泥立柱，改变了车间的固有频率，使之 不再与机器的振动频率接近，避免车间产生共振现象。
考点题型设计
对阻尼振动的综合认识
一单摆在空气中振动，振幅逐 渐减小，下列说法正确的是( )
A．单摆的机械能逐渐转化为其他形式的能 B．单摆后一时刻的动能一定小于前一时刻的动能 C．单摆振幅减小，频率也随着减小 D．单摆振幅虽然减小，但其频率不变
受迫振动 共振
如图所示，在曲轴A上悬挂 一个弹簧振子，如果不转动把手B，而用 手向下拉振子小球m，放开手后，让小球 上下自由振动测得弹簧振子做30次全振动 所用的时间是15s；如果匀速转动把手， 也可使弹簧振子上下振动。若使把手以转速n＝30r/min匀速转 动，当弹簧振子的振动达到稳定后，它的振动周期是_______ s。若要想使弹簧振子的振幅达到最大，则把手的转速应为 ________r/min。
成才之路 ·物理
人教版 ·选修3-4
路漫漫其修远兮 吾将上下而求索
第Байду номын сангаас一章 机械振动
第十一章 第五节 外力作用下的振动
1 学习目标定位 2 课堂情景切入 3 知识自主梳理
4 重点难点突破 5 考点题型设计 6 课时作业
学习目标定位
※ 了解阻尼振动、受迫振动、共振的概念 ※ 掌握发生共振的条件，了解共振的防止和
弱，是因振幅越 钟摆的摆动
来越小
阻尼振动中，在振幅逐渐减小的过程中，振子的周期如 何变化？为什么？
答案：不变。周期与振幅无关
二、共振及其条件的理解 1．共振的定义 物体做受迫振动时，当驱动力的频率等于系统的固有频率 时，振动的振幅最大，这种现象叫共振。 2．发生共振的条件 f驱＝f固，即驱动力的频率等于振动系统的固有频率。