第11章 第5节　外力作用下的振动.ppt

学案一　固有振动和阻尼振动 学案二　受迫振动和共振 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．阻力作用下的振动：当振动系统受到阻力的作用时，振动受到了________，系统克服________的作用要做功，消耗机械能，因而________减小，最后停下来． 2．阻尼振动：________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所示，振幅越来越小，最后停止振动． 3．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有明显的减小，于是可以把它当做__________来处理． (多选)如图所示是单摆做阻尼振动的振动图象，下列说法正确的是(　　) A．摆球tA时刻的动能等于tB时刻的动能 B．摆球tA时刻的势能等于tB时刻的势能 C．摆球tA时刻的机械能等于tB时刻的机械能 D．摆球tA时刻的机械能大于tB时刻的机械能 思路点拨： 解析： 【题后总结】解决本题的关键是能够根据阻尼振动图象判断tA、tB两时刻所示的物体位移相等，并由此判断出其势能相等，再根据阻尼振动机械能减小的特点，判断出其动能减小． 【训练】 1．(多选)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．在振动过程中，机械能不守恒 解析：因单摆做阻尼振动，根据阻尼振动的定义可知，其振幅越来越小．而单摆振动过程中的周期是其固有周期，是由单摆本身条件决定的，是不变的，故选项A错误，选项B正确；又因单摆在阻尼振动过程中，振幅逐渐减小，振动的能量也在减少，即机械能在减少，故选项C错误，选项D正确． 答案：BD 2．(多选)若空气阻力不可忽略，单摆在小于10°的偏角的摆动中，总是减小的物理量为(　　) A．振幅　 B．位移 C．周期　 D．机械能 3．(多选)关于阻尼振动和无阻尼振动，下列说法正确的是(　　) A．阻尼振动机械能不断减小 B．无阻尼振动机械能守恒 C．阻尼振动振幅不断减小 D．无阻尼振动就是简谐运动 解析： 无阻尼振动是振幅不变的振动，机械能守恒．阻尼振动是振幅不断减小的振动，机械能不断减小，所以机械能不守恒．简谐运动是指不受任何阻力的运动，能量守恒，振幅不变，它是无阻尼振动，但不能理解为无阻尼振动都是简谐运动． 答案：ABC 一、受迫振动 1．持续振动的获得 实际的振动由于阻尼作用最终要停下来，要维持系统的持续振动，最简单的办法是使________的外力作用于振动系统，外力对系统________，补偿系统的_____________． 2．驱动力：作用于振动系统的___________的外力． 3．受迫振动：振动系统在__________作用下的振动． 4．受迫振动的频率 做受迫振动的系统振动稳定后，其振动频率等于________的频率，与系统的____________无关，即f迫_____f驱． 二、共振 1．共振：物体做受迫振动时，当驱动力的频率________系统的固有频率时，受迫振动的________最大，这种现象叫做共振． 2．共振的防止和应用：在需要利用共振的时候，应使驱动力的频率尽可能接近物体的___________；在防止共振时，驱动力的频率与物体的固有频率相差越________越好． 一、简谐运动、阻尼振动与受迫振动的区别 简谐运动是一种理想化的模型，物体运动过程中的一切阻力都不考虑；阻尼振动却考虑阻力的影响，是更实际的一种运动；受迫振动则是物体做阻尼振动时受到周期性驱动力作用下的振动． 三者对比列表如下： 二、对共振曲线的理解 1．理解两轴意义 纵轴：受迫振动的振幅，如图所示． 横轴：驱动力频率． 2．f0的意义 表示固有频率． 3．认识曲线形状 f＝f0，共振，振幅最大；f＞f0或f＜f0，振幅较小，相差越大，振幅越小． (多选)一砝码和一轻弹簧构成弹簧振子，如图甲所示的装置可用于研究该弹簧振子的受迫振动．匀速转动把手时，曲杆给弹簧振子以驱动力，使振子做受迫振动．把手匀速转动的周期就是驱动力的周期，改变把手匀速转动的速度就可以改变驱动力的周期．若保持把手不动，给砝码一向下的初速度，砝码便做简谐运动，振动图象如图乙所示． 当把手以某一速度匀速转动，受迫振动达到稳定时，砝码的振动图象如图丙所示．若用T0表示弹簧振子的固有周期，T表示驱动力的周期，Y表示受迫振动达到稳定后砝码振动的振幅，则(　　) 解析：图乙是弹簧振子未加驱动力时振动的图象，故由图乙读出的周期为其振动的固有周期，即T0＝4 s．图丙是弹簧振子在驱动力作用下的振动图象．做