2024-2025年高一物理人教版选择性必修一同步精品讲义2.6 受迫振动 共振（解析版）.docx

解析答案站内有哪些信誉好的足球投注网站同名解析版或带答案

答案站内有哪些信誉好的足球投注网站同名解析版或带答案

2.6受迫振动共振

学习目标：1．知道固有振动和阻尼振动，且能用能量的观点给予说明。

2．知道受迫振动频率等于驱动力频率，而跟振动物体固有频率无关。

3．掌握发生共振的条件，了解共振的防止和利用。

重点：1．受迫振动概念。2．共振及产生共振条件。

难点：物体发生共振决定于驱动力的频率与物体固有频率的关系，与驱动力大小无关。

知识点一、固有振动、阻尼振动

1．固有振动：振动系统在不受外力作用下的振动。

固有频率：固有振动的频率。

2．阻尼振动：

（1）实际振动过程中，系统受到了摩擦力和其他阻力，机械能向内能转化，机械能不断减小使振动逐渐减弱直至最终停止。这种振幅逐渐减小的振动叫阻尼振动。

（2）对阻尼振动的理解

①阻尼振动振幅减小的快慢跟所受阻尼大小有关。阻尼越大，振幅减小得越快。

②阻尼振动若在一段不太长时间内振幅没有明显的减小，可以把它当做简谐运动来处理。

③阻尼振动的x–t图象。

④振幅减小的快慢与阻力大小有关；当阻力过大时，振动不能发生。

⑤振动系统引起邻近介质中各质点的振动，能量向四周辐射出去。

（3）特点：阻尼振动的振幅尽管在减小，但其振动周期（频率）不变，它是由振动系统决定的。振动系统确定后，其振动的周期（频率）就不变，称为固有周期（频率）。例如：用力敲锣，由于锣受到空气的阻尼作用，振幅越来越小，锣声减弱，但音调不变。

【题1】如图是摆球做阻尼振动的振动图像，下列说法正确的是

A．振动过程中周期变小

B．振动过程中周期变大

C．摆球A时刻的势能等于B时刻的势能

D．摆球A时刻的动能等于B时刻的动能

【答案】C

【详解】阻尼振动中，摆球的振幅逐渐减小，由于周期与振幅无关，故振动过程中周期不变，AB错误；因A、B两时刻的位移相同，故摆球A时刻的势能等于B时刻的势能，C正确；由于振动的能量逐渐减小，故摆球A时刻的动能大于B时刻的动能，D错误。故选C。

【题2】如图是单摆做阻尼振动的位移?时间图像，下列说法正确的是

A．阻尼振动是一种受迫振动

B．摆球在P与N时刻的势能相等

C．摆球在P与N时刻的动能相等

D．摆球在P与N时刻的机械能不相等

【答案】BD

【解析】阻尼振动不是一种受迫振动，故A错误；摆球在P与N时刻位移大小相等即摆球所处高度相同，则重力势能相同，故B正确；由于阻力影响，单摆要克服阻力做功，在运动过程中机械能一直减小，故摆球在N时刻的机械能小于在P时刻的机械能，而重力势能相等，则摆球在N时刻的动能小于在P时刻的动能，故C错误，D正确。故选BD。

【题3】如图所示，某儿童玩具由卡通人物、具有一定质量的弹簧和小球三部分组成，这三部分自上而下紧密连接在一起，手握卡通人物并保持静止，将小球下拉一定距离后由静止释放（弹簧在弹性限度内），可以观察到小球在上下振动过程中其振幅快速减小，依据上述现象，下列说法正确的是

A．小球在运动过程中动能一直在减小

B．小球和弹簧组成的系统机械能保持不变

C．小球向上运动时，小球的机械能可能减小

D．小球每次经过同一位置时，弹簧的机械能都相等

【答案】CD

【解析】小球在从最低点向平衡位置运动过程中做加速运动，动能增大，故A错误；小球在上下振动过程中其振幅快速减小，在做阻尼运动，即小球和弹簧组成的系统受到阻力做功，机械能不守恒，故B错误；小球在从平衡位置向最高点运动过程中，弹力和阻力同时对小球做负功，小球的机械能减小，故C正确；由于手握卡通人物并保持静止，所以小球每次经过同一位置时，弹簧的形变量都相同，弹性势能都相等，即机械能都相等，故D正确。故选CD。

知识点二、受迫振动

1．驱动力：作用于振动系统的周期性外力。

2．受迫振动：

（1）定义：如果系统受到周期性外力（驱动力）的作用就可以利用外力对系统做功，补偿系统因阻尼作用而损失的能量，使系统持续地振动下去，这样的振动称为受迫振动。

（2）受迫振动的频率：做受迫振动的系统振动稳定后，其振动频率等于驱动力的频率，与系统的固有频率无关。驱动力的频率等于振动物体的固有频率时，振幅最大；驱动力的频率跟固有频率相差越大，振幅越小。

3．自由振动：像弹簧振子和单摆那样，物体偏离平衡位置后，它们就在自己的弹力或重力作用下振动起来，这种振动叫做自由振动。

①自由振动不受外界的驱动力作用。②自由振动的周期（频率）为系统的固有周期（频率）。

注意：物体的振动如按照能量是否存在损耗来分可分为阻尼振动（减幅振动）和无阻尼振动（等幅振动）；如按照振动的成因来分可分为自由振动或受迫振动。

5．简谐运动、阻尼振动与受迫振动的比较

简谐运动

阻尼振动

受迫振动

条件

不受阻力作用

受阻力作用

受阻力和驱动力作用

频率

固有频率

固有频率

驱动力频率

振幅

不变

减小

大小变化不确定

振动

图象