物理选择性必修 第一册6 受迫振动 共振学案及答案

这是一份物理选择性必修 第一册6 受迫振动 共振学案及答案，共5页。学案主要包含了振动中的能量损失，受迫振动，共振现象及其应用等内容，欢迎下载使用。

1.知道什么是固有振动和阻尼振动，会用能量的观点分析阻尼振动的特点。
2.知道受迫振动及其产生的条件，会分析受迫振动的特点(重难点)。
3.理解共振现象，掌握共振产生的条件，知道常见共振的应用和危害(重点)。
一、振动中的能量损失
如图所示的实验装置为一挂在曲轴上的弹簧振子，用手将振子向下拉动一下释放，观察较长一段时间，你发现振子在振动过程中振幅有什么变化？为什么会出现这种现象？
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知识梳理：
1．固有振动和固有频率
(1)固有振动：振动系统在________________________的情况下的振动。
(2)固有频率：________振动的频率。
2．阻尼振动
(1)阻尼振动：振动系统受到________作用时，________随时间逐渐减小的振动，其振动图像如图所示。
(2)振动系统能量衰减的两种方式
①振动系统受到________阻力作用，机械能逐渐转化为________。
②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，从而自身的机械能________。
深化总结：
1．阻尼振动的振幅、周期和频率特点
物体在做阻尼振动的过程中，振幅逐渐减小，但其周期是由振动系统本身决定，与振幅大小无关，振动过程中周期和频率保持不变。
2．阻尼振动的能量特点
物体在做阻尼振动的过程中，总机械能逐渐减小，物体位移大小相等时，势能大小相等，但动能与上一次相比将减小。
二、受迫振动
在一中，匀速转动手柄从而给弹簧上端一个周期性的上、下外力，几次改变手柄的转速，观察不同转速下振子的振动情况有什么特点？
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知识梳理：
1．驱动力
作用于振动系统的____________的外力。
2．受迫振动
(1)定义：系统在__________作用下的振动。
(2)受迫振动的频率(周期)
物体做受迫振动达到稳定后，其振动频率总等于______的频率，与物体的固有频率______。
深化总结：
三、共振现象及其应用
1．定义
驱动力的频率f________物体的固有频率f0时，物体做受迫振动的振幅达到____________，这种现象称为共振。
2．共振曲线(如图所示)
思考与讨论：
洗衣机在衣服脱水完毕关闭电源后，脱水桶还要转动一会才能停下来。在关闭电源后，发现洗衣机先振动得比较弱，有一阵子振动得很剧烈，然后振动慢慢减弱直至停下来。
(1)开始时，洗衣机为什么振动比较弱？
(2)期间剧烈振动的原因是什么？
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深化总结：
1．共振的条件：驱动力的频率与系统的固有频率相等，即f驱＝f固。
2．共振曲线
如图所示，共振曲线的横坐标为驱动力的频率，纵坐标为受迫振动的振幅。
f＝f0时发生共振；f>f0或f3．共振的利用与防止
(1)利用：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、共振转速计等。
(2)防止：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：部队行军过桥时应便步走。
特别说明：共振是物体做受迫振动时的一种特殊现象。
答案：
一、振子在振动的过程中振幅逐渐减小，因为振子在实际振动过程中受到空气的阻碍作用，振动的能量逐渐减少。
知识梳理
1．(1)没有外力干预
(2)固有
2．(1)阻碍 振幅
(2)①摩擦 内能
②减少
二、手柄转动的越快，振子上下振动的也越快，手柄不停的转动，振子也将持续的振动。
知识梳理
1．周期性
2．(1)驱动力 (2)驱动力 无关
三、1.等于 最大值
思考与讨论
(1)开始时，脱水桶转动的频率远高于洗衣机的固有频率，振幅较小，振动比较弱。
(2)当洗衣机脱水桶转动的频率等于洗衣机的固有频率时发生共振，振动剧烈。
类型
项目
固有振动
阻尼振动
受迫振动
概述
振动图像(x－t图像)是一条正弦曲线
振幅逐渐减小的振动
振动系统在驱动力作用下的振动
产生条件
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
大小不确定
振动图像
形状不确定
振动能量
振动物体的机械能不变
机械能逐渐减小
驱动力对振动系统做功，补偿系统的能量损耗
常见例子
弹簧振子或单摆
敲锣打鼓时发出的声音越来越弱
机器运转时底座发生的振动