粤教版 (2019)选择性必修 第一册第五节 受迫振动 共振课前预习ppt课件

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洗衣机脱水完毕后，拔掉电源，在停下来之前有一阵剧烈振动
应用在港珠澳大桥的调谐质量阻尼器作为减振装置，在桥梁受到自然风作用的时候能够起到防止桥梁共振的作用
1.等幅振动：简谐运动是实际振动的理想化模型，是一种______守恒的振动，所以振幅保持不变．____不变的运动，叫作等幅振动．2.阻尼振动：振幅逐渐____的振动．3.受迫振动：在外界驱动力作用下的振动．受迫振动稳定后的频率____驱动力的频率．4.固有频率：固有振动的频率，只与____的参数有关．
1.共振：驱动力的频率____振动系统的固有频率时，物体做受迫振动的____达到最大值，这种现象叫作共振．2.利用共振：应使驱动力的频率____________振动系统的固有频率．3.防止共振：应使驱动力的频率与振动系统的固有频率保持一定____．4.共振的应用：共振是十分普遍的现象，不仅存在于机械振动中，还广泛应用于电磁振动等其他形式的振动中．
1.(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．受迫振动稳定后的频率与自身物理条件无关
解析：实际的自由振动一定受到阻力使得振动能量越来越小，所以是阻尼振动，表现为振幅越来越小．受迫振动必定是在周期性外力作用下的振动，稳定后的频率必定等于驱动力频率，与自身的物理条件无关．故A、C、D正确．
2.(多选)如右图所示，在一根张紧的水平绳上悬挂五个摆，其中A、E的摆长为l，B的摆长为0.5l，C的摆长为1.5l，D的摆长为2l，先使A振动起来，其他各摆随后也振动起来，则摆球振动稳定后(　　)A．D的振幅一定最大B．E的振幅一定最大C．B的周期一定最短D．其余四个摆的周期相同
解析：A振动起来后，使得B、C、D、E做受迫振动，振动的频率都等于A振动的频率，即各摆振动的周期都相等，C错误，D正确；由于D与A的摆长相差最大，E与A的摆长相等，所以D的振幅最小，E发生共振，振幅最大，A错误，B正确．
1.三种振动的理解．(1)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．(2)阻尼振动考虑阻力的影响，是更实际的一种运动．(3)受迫振动是物体做阻尼振动时受到周期性驱动力作用下的振动．
【典例1】　(多选)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[核心点拨]　(1)单摆在空气中振动，受空气阻力的作用，机械能减小，减少的机械能转化为内能．(2)后一时刻与前一时刻，不是具体时刻，无法判断动能和势能．
解析：单摆振动的过程中，因不断克服空气阻力做功使机械能逐渐转化为内能，A、D正确；虽然单摆总的机械能在逐渐减小，但在振动过程中动能和势能仍不断地相互转化，动能转化为势能时，动能逐渐减小，势能逐渐增大，而势能转化为动能时，势能逐渐减小，动能逐渐增大，所以不能断言后一时刻的动能(或势能)一定小于前一时刻的动能(或势能)，故B、C错误．
(1)对阻尼振动的理解．①由于阻力做功，振动系统的机械能逐渐减小，振幅逐渐变小．②周期和频率由振动系统本身决定，阻尼振动中周期和频率不变．(2)对受迫振动的理解．①受迫振动的频率等于驱动力的频率．②驱动力的频率越接近固有频率，振幅越大．
1.下图所示的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时刻的机械能相等
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单摆所处高度相同，则重力势能相同，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逐渐减小，故N时刻的机械能小于P时刻的机械能，而重力势能相等，则N时刻的动能小于P时刻的动能，故B正确，C、D错误．
2.(2024·四川雅安高二月考)一物体做受迫振动，驱动力的频率小于该物体的固有频率．在驱动力的频率逐渐增大的过程中，该物体的振幅(　　)A．一定逐渐增大B．一定逐渐减小C．可能先增大，后减小D．可能先减小，后增大
解析：一物体做受迫振动，当驱动力的频率等于该物体的固有频率时，该物体的振幅最大．由于一开始驱动力的频率小于该物体的固有频率，在驱动力的频率逐渐增大的过程中，如果驱动力的频率仍然小于该物体的固有频率，则该物体的振幅增大；如果驱动力的频率已经大于该物体的固有频率，则该物体的振幅减小．所以该物体的振幅可能先增大，后减小．故C正确．
3.如右图所示，在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，让振子自由上下振动，测得其频率为2 Hz，然后以60 r/min的转速匀速转动摇把，当振子振动稳定时，它的振动周期为(　　)A．0.25 s　　　　　　B．0.5 sC．1 s D．2 s解析：弹簧振子受摇把的作用而振动，做受迫振动，所以其振动的周期等于驱动力的周期，故C正确．
1.对共振条件的理解．(1)从受力角度看：当振动物体所受驱动力的方向跟它的运动方向相同时，驱动力对它起加速作用，使它的振幅增大，当驱动力的频率等于物体的固有频率时，它的每一次作用都使物体的振幅增加，从而使振幅达到最大．(2)从功能关系看：当驱动力的频率等于物体的固有频率时，驱动力始终对物体做正功，使振动能量不断增加，振幅不断增大，直到增加的能量等于克服阻尼作用损耗的能量，振幅才不再增加．
2.对共振曲线的理解．(1)两坐标轴的意义．纵轴：受迫振动的振幅．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；f＞f0或f【典例2】　如下图所示，曲轴上挂一个弹簧振子，转动摇把，曲轴可带动弹簧振子上下振动．开始时不转动摇把，让振子自由振动，测得其频率为2 Hz.现匀速转动摇把，转速为240 r/min，则(　　)A．当转速增大时，弹簧振子的振幅增大B．当转速减小时，弹簧振子的振幅减小C．当振子稳定振动时，它的振动周期是0.5 sD．当振子稳定振动时，它的振动频率是4 Hz[核心点拨]　当驱动力的频率与固有频率相等时弹簧振子振幅最大．
对共振的求解需要注意的两点(1)在实际问题中抽象出共振现象这一物理模型，弄清驱动力的频率和系统的固有频率，然后利用共振的条件进行求解．(2)发生共振的条件是驱动力的频率等于物体的固有频率，此时振动的振幅最大．
4.如下图所示，在张紧的绳上挂三个理想单摆，a、c两摆的摆长相等．使c摆振动，其余各摆在c摆的驱动下逐步振动起来．测得a摆的周期为T0.不计空气阻力，重力加速度为g，则(　　)A．可以估算出b摆的摆长B．b摆的振幅始终最大C．b摆的周期一定最大D．可以估算出c摆的摆长
5.(2024·江苏盐城高二校联考期中)一个单摆做受迫振动，其共振曲线(振幅A与驱动力的频率f的关系)如下图所示，则(　　)A．此单摆的固有周期约为0.5 sB．此单摆的摆长约为1 mC．若单摆的固有频率增大，说明摆长增大了D．若共振曲线的峰值向右移动，说明摆长增大了