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浙江省2018_2019版高中物理第十一章机械振动第5课时外力作用下的振动学案新人教版

浙江省2018_2019版高中物理第十一章机械振动第5课时外力作用下的振动学案新人教版
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第5课时外力作用下的振动

[研究选考·把握考情]

知识点一阻尼振动

[基础梳理]

1.固有振动

如果振动系统不受外力的作用,此时的振动叫做固有振动,其振动频率称为固有频率

2.阻尼振动

当振动系统受到阻力的作用时,我们说振动受到了阻尼,系统克服阻尼的作用要做功,消耗机械能,因而振幅减小,最后停下来。这种振幅逐渐减小的振动,叫做阻尼振动。

[即学即练]

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,周期不变

解析因单摆做阻尼振动,所以振幅越来越小,机械能越来越小,振动周期不变。

答案BD

知识点二受迫振动

[基础梳理]

1.驱动力:周期性的外力。

2.受迫振动:系统在驱动力作用下的振动。

3.受迫振动的频率:不管系统的固有频率如何,它做受迫振动的频率总等于周期性驱动力的频率,与系统的固有频率无关。

4.共振:驱动力频率f等于系统的固有频率f0时,受迫振动的振幅最大,这种现象叫做共振。

[要点精讲]

1.受迫振动中,若周期性的驱动力给系统补充的能量与系统因振动阻尼消耗的能量相等,物体做等幅振动,但此振动不是简谐运动。

2.对共振现象的理解

(1)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。

(2)共振曲线(如图1所示)

图1

3.共振的防止与利用

(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。

说明:共振是物体做受迫振动时的一种特殊现象。

【例1】如图2所示的装置,弹簧振子的固有频率是4 Hz。现匀速转动把手,给弹簧振子以周期性的驱动力,测得弹簧振子振动达到稳定时的频率为1 Hz,则把手转动的频率为( )

图2

A.1 Hz

B.3 Hz

C.4 Hz

D.5 Hz

解析受迫振动的频率等于驱动力的频率,把手转动的频率为1 Hz,选项A正确。

答案 A

【例2】如图3甲所示,竖直圆盘转动时,可带动固定在圆盘上的T形支架在竖直方向振动,T 形支架的下面系着一个弹簧和小球,共同组成一个振动系统。当圆盘静止时,小球可稳定振动。现使圆盘以4 s的周期匀速转动,经过一段时间后,小球振动达到稳定。改变圆盘匀速转动的周期,弹簧和小球系统的共振曲线(振幅A与驱动力的频率f的关系)如图乙所示,则( )

图3

A.此振动系统的固有频率约为3 Hz

B.此振动系统的固有频率约为0.25 Hz

C.若圆盘匀速转动的周期增大,系统的振动频率不变

D.若圆盘匀速转动的周期增大,共振曲线的峰值将向右移动

解析当驱动力的频率与振动系统的固有频率相同时,振幅最大,所以固有频率约为 3 Hz,选项A正确,B错误;受迫振动的振动周期由驱动力的周期决定,所以圆盘匀速转动的周期增大,系统的振动频率减小,选项C错误;系统的固有频率不变,共振曲线的峰值位置不变,选项D 错误。

答案 A

【跟踪训练】如图4表示一弹簧振子做受迫振动时的振幅与驱动力频率的关系,由图可知( )

图4

A.驱动力频率为f2时,振子处于共振状态

B.驱动力频率为f3时,振子的振动频率为f3

C.假如让振子自由振动,它的频率为f2

D.振子做自由振动时,频率可以为f1、f2、f3

解析由题图可知当驱动力的频率为f2时,振子的振幅最大,即振子发生共振现象,故A正确;由共振条件知振子的固有频率为f2,所以C正确,D错误;振子做受迫振动时,振动频率由驱动力的频率决定,故B正确。

答案 ABC

1.若空气阻力不可忽略,单摆在偏角很小的摆动中,总是减小的物理量为( )

A.振幅

B.位移

C.周期

D.机械能

解析有空气阻力时,振动为阻尼振动,振幅不断减小,机械能也不断减小。位移做周期性变

化,不是一直减小。根据单摆周期公式T=2πl

g

,l、g不变,则T不变,故选项A、D正确。

答案AD

2.如图5所示是单摆做阻尼振动的位移—时间图线,下列说法中正确的是( )

图5

A.摆球在P与N时刻的势能相等

B.摆球在P与N时刻的动能相等

C.摆球在P与N时刻的机械能相等

D.摆球在P时刻的机械能大于N时刻的机械能

解析由于摆球的势能大小由其位移和摆球质量共同决定,P、N两时刻位移大小相同,所以势能相等,A正确;由于系统机械能在减少,P、N两时刻势能相同,则P时刻动能大于N时刻动能,所以摆球在P时刻的机械能大于N时刻的机械能,B、C错误,D正确。

答案AD

3.如图6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8 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的驱动力作用下做受迫振动时,两个弹簧振子的振动情况是( )

图6

A.甲的振幅较大,且振动频率为8 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

解析振子做受迫振动时,振动频率等于驱动力的频率,由于甲振子的固有频率与驱动力的频率相差较小,所以甲的振幅较大,选项B正确,A、C、D错误。

答案 B

4.一个单摆做受迫振动,其共振曲线(振幅A与驱动力的频率f的关系)如图7所示,则( )

图7

A.此单摆的固有周期约为0.5 s

B.此单摆的摆长约为1 m

C.若摆长增大,单摆的固有频率增大

D.若摆长增大,共振曲线的峰将向右移动

解析由共振条件知单摆固有频率为f=0.5 Hz,则其固有周期为T=1

f

=2 s,选项A错误;由

单摆周期公式T=2πl

g

,可求得单摆摆长为l=

gT2

4π2

≈1 m,选项B正确;摆长增大,单摆的

周期变大,其固有频率变小,共振曲线的峰将向左移动,选项C、D错误。

答案 B

选择题(在每小题给出的四个备选项中至少有一个是符合题目要求的。)

1.自由摆动的秋千,摆动的振幅越来越小,下列说法正确的是( )

A.机械能守恒

B.能量正在消失

C.总能量守恒,机械能减小

D.只有动能和势能的相互转化

答案 C

2.关于阻尼振动,以下说法中正确的是( )

A.机械能不断减小

B.动能不断减小

C.振幅不断减小

D.一定不是简谐运动

解析阻尼振动是振幅不断减小的振动,故阻尼振动一定不是简谐运动,而振幅是振动能量的标志,故阻尼振动中机械能也不断减小,但动能在振动过程中是不断变化的,无法比较其大小。故A、C、D正确。

答案ACD

3.下列振动中属于受迫振动的是( )

A.用重锤敲击下一悬吊着的钟后,钟的摆动

B.打点计时器接通电源后,振针的振动

C.小孩睡在自由摆动的吊床上,小孩随着吊床一起摆动

D.弹簧振子在竖直方向上上下振动

解析受迫振动是振动物体在驱动力作用下的运动,故只有B正确。C是阻尼振动,D是简谐运动。

答案 B

4.下列说法中正确的是( )

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而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。

答案ACD

5.下列说法中正确的是( )

A.有阻力的振动叫做受迫振动

B.物体振动时受到外力作用,它的振动就是受迫振动

C.物体在周期性驱动力作用下的振动叫做受迫振动

D.物体在周期性驱动力作用下振动,它的振动频率最终等于驱动力频率

解析物体在周期性外力作用下的振动叫做受迫振动,选项A、B错误,C正确;受迫振动的频率最终等于驱动力频率,选项D正确。

答案CD

6.两个弹簧振子,甲的固有频率是100 Hz,乙的固有频率是400 Hz,若它们均在频率是300 Hz 的驱动力作用下做受迫振动,则振动稳定后( )

A.甲的振幅较大,振动频率是100 Hz

B.乙的振幅较大,振动频率是300 Hz

C.甲的振幅较大,振动频率是300 Hz

D.乙的振幅较大,振动频率是400 Hz

解析振动稳定后,受迫振动的频率等于驱动力频率,选项A、D错误;由于乙的固有频率更接近驱动力频率,所以乙的振幅较大,选项B正确,C错误。

答案 B

7.如图1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0.5 l,C的摆长为1.5 l,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( )

图1

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.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,选项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,选项A错误,B正确。

答案BD

8.2017年7月8日21时19分,四川省阿坝州九寨沟县发生7.0级地震。在发生地震时,下列说法正确的是( )

A.所有建筑物振动周期相同

B.所有建筑物振幅相同

C.建筑物的振动周期由其固有周期决定

D.所有建筑物均做受迫振动

解析地面上的所有建筑物都在同一驱动力作用下做受迫振动,它们的振动周期都与驱动力的周期相同,与其固有周期无关,故A、D正确,C错误;由于不同的建筑物固有周期不尽相同,所以做受迫振动时,它们的振幅不一定相同,B错误。

答案AD

9.下列关于应用共振和防止共振的说法,正确的是( )

A.共振现象总是有害的,所以要避免共振现象发生

B.队伍过桥要慢行是为了不产生周期性的驱动力,从而避免产生共振

C.火车过桥慢行是为了使驱动力的频率远小于桥的固有频率,从而避免产生共振

D.利用共振时,应使驱动力的频率接近或等于振动物体的固有频率;防止共振危害时,应使驱动力的频率远离振动物体的固有频率

答案CD

10.一洗衣机脱水桶在正常工作时非常平衡,当切断电源后,发现洗衣机先是振动越来越剧烈,然后振动再逐渐减弱,对这一现象,下列说法正确的是( )

A.正常工作时,洗衣机脱水桶的运转频率比洗衣机的固有频率大

B.正常工作时,洗衣机脱水桶的运转频率比洗衣机的固有频率小

C.正常工作时,洗衣机脱水桶的运转频率等于洗衣机的固有频率

D.当洗衣机振动最剧烈时,洗衣机脱水桶的运转频率恰好等于洗衣机的固有频率

解析切断电源后洗衣机脱水桶的转速越来越小,即洗衣机脱水桶的运转频率越来越小,当洗衣机脱水桶正常工作时,非常平衡,可知,正常工作时频率大于洗衣机的固有频率,故A项正确;当振动最剧烈时,洗衣机发生了共振,即洗衣机脱水桶运转频率等于洗衣机固有频率,D 项正确。

答案AD

11.如图2所示为演示“受迫振动与驱动力频率之间关系”的实验装置,若驱动力的频率由小逐渐变大,直至超过弹簧振子的固有频率,则在此过程中,可以看到的现象是( )

图2

A.弹簧振子的振动频率先增大后减小

B.弹簧振子的振动频率始终不变

C.弹簧振子的振幅逐渐增大

D.弹簧振子的振幅先增大后减小

解析受迫振动的频率等于驱动力的频率,若驱动力的频率由小逐渐变大,则弹簧振子的振动频率由小逐渐变大,故A、B错误;当驱动力的频率f等于弹簧振子的固有频率f0时,系统达到共振,振幅最大,故ff0时,随f的增大,驱动力的频率远离固有频率,故弹簧振子的振幅减小,故当驱动力的频率逐渐增大的过程中弹簧振子的振幅先增大后减小,故C错误,D正确。

答案 D

12.铺设铁轨时,每两根钢轨接缝处都必须留一定的间隙,匀速运动的列车经过轨端接缝处时,车轮就会受到一次冲击。由于每一根钢轨长度相等。所以这个冲击力是周期性的,列车受到周期性的冲击做受迫振动。普通钢轨长为12.6 m,列车固有振动周期为0.315 s。下列说法正确的是( )

A.列车的危险速率为40 m/s

B.列车过桥需要减速,是为了防止发生共振现象

C.列车运行的振动频率和列车的固有频率总是相等的

D.增加钢轨的长度有利于列车高速运行

解析对于受迫振动,当驱动力的频率与固有频率相等时将发生共振现象,所以列车的危险速

率v=L

T

=40 m/s,A正确;为了防止共振现象发生,列车过桥需要减速,B正确;列车运行的振

动频率等于做受迫振动的驱动力的频率,与列车的固有频率无关,C项错;由v=L

T

知L增大时,

T不变,v变大,D正确。

答案ABD

13.如图3所示为单摆在两次受迫振动中的共振曲线,下列说法正确的是( )

图3

A.若两次受迫振动分别在月球上和地球上进行,且摆长相同,则图线Ⅰ表示月球上单摆的共振曲线

B.若两次受迫振动是地球上同一地点进行,则两次摆长之比l1∶l2=25∶4

C.图线Ⅱ若是在地球上完成的,则该摆摆长约为1 m

D.若摆长均为1 m,则图线Ⅰ是在地球上完成的

解析图线中振幅最大处对应频率应与单摆的固有频率相等,从图线上可以看出,两摆的固有

频率f1=0.2 Hz,f2=0.5 Hz。根据周期公式可得f=1

T

1

g

l

,当两摆分别在月球上和地球

上做受迫振动且摆长相等时,g越大,f越大,所以g2>g1,由于月球上的重力加速度比地球上的小,所以图线Ⅰ表示月球上单摆的共振曲线,选项A正确;若两次受迫振动是在地球上同一地

点进行,则g相同,两次摆长之比l1∶l2=1

f21

1

f22

=25∶4,所以选项B正确;图线Ⅱ若是在地球

上完成的,将g=9.8 m/s2和f2=0.5 Hz代入频率的计算公式可解得l2≈1 m,所以选项C正确,D错误。

答案ABC

.、外力作用下的振动

11.5、外力作用下的振动 学习目标: (1)知道阻尼振动和无阻尼振动,并能从能量的观点给予说明。 (2)知道受迫振动的概念。知道受迫振动的频率等于驱动力的频率,而跟振动物体的 固有频率无关。 (3)理解共振的概念,知道常见的共振的应用和危害。 教学重点、难点:受迫振动,共振。 一、阻尼振动 1、阻尼振动:振幅逐渐减小的振动 2、阻尼振动的图像: 3、振动系统受到的阻尼越大,振幅减小得越快,阻尼过大时,系统将不能发生振动。 4、实际的自由振动一定是阻尼振动 二、受迫振动 1、驱动力:作用在振动系统上的周期性外力 2、受迫振动:系统在驱动力作用下的振动 3、受迫振动的特点:受迫振动的频率总等于驱动力的频率,与系统的固有频率无关。 三、共振 1、定义:驱动力的频率等于系统的固有频率时,受迫振动的振幅最大,这种现象叫做共振。 2、共振条件:驱动力的频率等于物体的固有频率 3、共振曲线 驱动力的频率等于系统的固有频率时,受迫振动的振幅最大、驱动力的频率与系统的固有频率相差越少,振幅越大,相差越多,振幅越小。文档来自于网络搜索 四、共振的防止和应用 1、防止:使驱动力的频率与物体的固有频率不同,而且相差越大越好。 2、应用:使驱动力的频率接近或等于振动物体的固有频率。 考点一对阻尼振动的理解 例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 跟踪训练1如图所示是单摆做阻尼振动的振动图线,下列说 法正确的是() A.摆球A时刻的动能等于B时刻的动能 B.摆球A时刻的势能等于B时刻的势能 C.摆球A时刻的机械能等于B时刻的机械能 D.摆球A时刻的机械能大于B时刻的机械能 考点二对受迫振动和共振的理解

高中物理人教版选修3-4课时训练5外力作用下的振动--(附解析答案)

课时训练5外力作用下的振动 题组一阻尼振动 1.如果存在摩擦和空气阻力,那么任何物体的机械振动严格地讲都不是简 谐运动,在振动过程中振幅、周期和机械能将() A.振幅减小,周期减小,机械能减少 B.振幅减小,周期不变,机械能减少 C.振幅不变,周期减小,机械能减少 D.振幅不变,周期不变,机械能减少 解析:在振动过程中,由于摩擦和空气阻力要损失机械能,所以机械能减少,振幅减小,但其周期为固有周期,只与其本身有关,与振幅无关,即周期不变,所以选项B正确。 答案:B 2.(多选)关于阻尼振动,以下说法中正确的是() A.机械能不断减小 B.动能不断减小 C.振幅不断减小 D.一定不是简谐运动 解析:阻尼振动是振幅不断减小的振动,故阻尼振动一定不是简谐运动,而 振幅是振动能量的标志,故阻尼振动中机械能也不断减小,但动能在振动过程中是不断变化的,无法比较其大小,故正确选项为A、C、D。 答案:ACD 题组二受迫振动 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() A. s B. s C.2 s D.4 s 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,就等于曲轴 转动的周期,故T= s= s。 答案:B 4. 如图,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8 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8 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 解析:因为甲的固有频率接近驱动力的频率,可知甲的振幅较大。做受迫振动的物体的频率等于驱动力的频率,无论其固有频率是多少,此时做受迫振动的频率都等于驱动力频率9 Hz,所以B选项正确。 答案:B 题组三共振 5.(多选)铺设铁轨时,每两根钢轨接缝处都必须留有一定的间隙,快速运行的列车经过轨端接缝处时,车轮就会受到一次冲撞,由于每一根钢轨长度相等,所以这个冲击力是周期性的,列车受到周期性的冲击做受迫振动,普通 钢轨长为12.6 m,列车固有振动周期为0.315 s,下列说法正确的是() A.列车的危险速率为40 m/s

高一物理 机械振动

高一物理机械振动 【教学结构】 一、机械振动 物体(质点)在某一中心位置两侧所做的往复运动就叫做机械振动,物体能够围绕着平衡位置做往复运动,必然受到使它能够回到平衡位置的力即回复力。回复力是以效果命名的力,它可以是一个力或一个力的分力,也可以是几个力的合力。 产生振动的必要条件是:a、物体离开平衡位置后要受到回复力作用。b、阻力足够小。 二、简谐振动 1.定义:物体在跟位移成正比,并且总是指向平衡位置的回复力作用下的振动叫简谐振动。简谐振动是最简单,最基本的振动。研究简谐振动物体的位置,常常建立以中心位置(平衡位置)为原点的坐标系,把物体的位移定义为物体偏离开坐标原点的位移。因此简谐振动也可说是物体在跟位移大小成正比,方向跟位移相反的回复力作用下的振动,即F=-k x,其中“-”号表示力方向跟位移方向相反。 2.简谐振动的条件:物体必须受到大小跟离开平衡位置的位移成正比,方向跟位移方向相反的回复力作用。 3.简谐振动是一种机械运动,有关机械运动的概念和规律都适用,简谐振动的特点在于它是一种周期性运动,它的位移、回复力、速度、加速度以及动能和势能(重力势能和弹性势能)都随时间做周期性变化。 三、描述振动的物理量,简谐振动是一种周期性运动,描述系统的整体的振动情况常引入下面几个物理量。 1.振幅:振幅是振动物体离开平衡位置的最大距离,常用字母“A”表示,它是标量,为正值,振幅是表示振动强弱的物理量,振幅的大小表示了振动系统总机械能的大小,简谐振动在振动过程中,动能和势能相互转化而总机械能守恒。 2.周期和频率,周期是振子完成一次全振动的时间,频率是一秒钟内振子完成全振动的次数。振动的周期T跟频率f之间是倒数关系,即T=1/f。 振动的周期和频率都是描述振动快慢的物理量,简谐振动的周期 和频率是由振动物体本身性质决定的,与振幅无关,所以又叫固 有周期和固有频率。 四、单摆:摆角小于5°的单摆是典型的简谐振动。 细线的一端固定在悬点,另一端拴一个小球,忽略线 的伸缩和质量,球的直径远小于悬线长度的装置叫单摆。单摆 做简谐振动的条件是:最大摆角小于5°,单摆的回复力F 是重力在圆弧切线方向的分力。如图1所示,单摆的周期公图1

高中物理 第十一章 机械振动 第5节 外力作用下的振动学案 新人教版选修3-4

第5节 外力作用下的振动 1.知道什么是固有振动、固有频率和阻尼振动,并对固有振动和阻尼振动能从能量转化的角度予以说明。 2.知道什么是受迫振动,知道物体做受迫振动的频率特点。 3.知道什么是共振现象,掌握产生共振的条件,知道常见的共振的应用和危害。 一、固有振动、阻尼振动 1.固有振动 振动系统□ 01在不受外力作用下的振动叫做固有振动,固有振动的频率叫做□02固有频率。 小球和弹簧组成了一个系统——弹簧振子。弹簧对于小球的作用力——回复力,是系统的□ 03内力;而来源于系统以外的作用力,例如摩擦力或手指对小球的推力,则是□04外力。 2.阻尼振动 当振动系统受到阻力的作用时,我们说振动受到了□ 05阻尼。系统克服□06阻尼的作用要做功,消耗机械能,因而□07振幅减小,最后停下来。这种振幅逐渐□08减小的振动,叫做阻尼振动。 二、受迫振动与共振 1.受迫振动 (1)驱动力:为了使系统持续振动,作用于振动系统的□01周期性的外力。 (2)受迫振动:振动系统在□ 02驱动力作用下的振动。 (3)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□03驱动力的频率,跟系统的□ 04固有频率没有关系。 2.共振 (1)定义:驱动力的频率f 等于系统的固有频率f 0时,受迫振动的□ 05振幅最大的现象。 (2)共振曲线:如图所示。表示受迫振动的□ 06振幅A 与□07驱动力频率f 的关系图象,图中f 0为振动系统的固有频率。

(3)共振的应用与防止 08固有频率,如转速计、 ①应用:在应用共振时,应使驱动力频率接近或等于振动系统的□ 共振筛。 09固有频率相差越大越好,如部队过桥时 ②防止:在防止共振时,驱动力频率与系统的□ 用便步。 判一判 (1)阻尼振动的频率随振幅的减小而不断减小。( ) (2)系统做受迫振动时的振动频率与其固有频率无关。( ) (3)做受迫振动的系统的机械能守恒。( ) (4)驱动力的频率越大,系统的振幅越大。( ) (5)驱动力的频率等于系统的固有频率时发生共振。( ) (6)共振只有害处,没有好处。( ) 提示:(1)×(2)√(3)×(4)×(5)√(6)× 想一想 (1)实际的弹簧振子的运动是阻尼振动吗? 提示:实际的弹簧振子在运动中除受弹力外,还受摩擦力等阻力的作用,振幅逐渐减小,因此振子做的是阻尼振动。当阻尼很小时,在不太长时间内看不出振幅有明显的减小,于是就可以把它当做简谐运动来处理。 (2)做受迫振动的物体一定会发生共振吗? 提示:不一定。物体做受迫振动时,当驱动力的频率等于振动系统的固有频率时,才会发生共振,即发生共振的物体一定做受迫振动,做受迫振动的物体不一定发生共振。 课堂任务阻尼振动 对阻尼振动的认识 (1)振动系统最常见的外力是摩擦力或其他阻力。当系统受到阻力作用时,我们说系统振

高中物理机械振动机械波习题含答案解析

机械振动、机械波 第一部分五年高考题荟萃 2009年高考新题 一、选择题 1.(09·全国Ⅰ·20)一列简谐横波在某一时刻的波形图如图1所示,图中P、Q两质点的横坐标分别为x=1.5m 和x=4.5m。P点的振动图像如图2所示。 在下列四幅图中,Q点的振动图像可能是(BC ) 解析:本题考查波的传播.该波的波长为4m.,PQ两点间的距离为3m..当波沿x轴正方向传播时当P在平衡位置向上振动时而Q点此时应处于波峰,B正确.当沿x轴负方向传播时,P点处于向上振动时Q点应处于波谷,C对。 2.(09·全国卷Ⅱ·14)下列关于简谐振动和简谐波的说法,正确的是(AD ) A.媒质中质点振动的周期一定和相应的波的周期相等 B.媒质中质点振动的速度一定和相应的波的波速相等 C.波的传播方向一定和媒质中质点振动的方向一致 D.横波的波峰与波谷在振动方向上的距离一定是质点振幅的两倍 解析:本题考查机械波和机械振动.介质中的质点的振动周期和相应的波传播周期一致A正确.而各质点做简谐

运动速度随时间作周期性的变化,但波在介质中是匀速向前传播的,所以不相等,B错.对于横波而言传播方向和振动方向是垂直的,C错.根据波的特点D正确。 3.(09·北京·15)类比是一种有效的学习方法,通过归类和比较,有助于掌握新知识,提高学习效率。在类比过程中,既要找出共同之处,又要抓住不同之处。某同学对机械波和电磁波进行类比,总结出下列内容,其中的是( D ) 不正确 ... A.机械波的频率、波长和波速三者满足的关系,对电磁波也适用 B.机械波和电磁波都能产生干涉和衍射现象 C.机械波的传播依赖于介质,而电磁波可以在真空中传播 D.机械波既有横波又有纵波,而电磁波只有纵波 解析:波长、波速、频率的关系对任何波都是成立的,对电磁波当然成立,故A选项正确;干涉和衍射是波的特性,机械波、电磁波都是波,这些特性都具有,故B项正确;机械波是机械振动在介质中传播形成的,所以机械波的传播需要介质而电磁波是交替变化的电场和磁场由近及远的传播形成的,所以电磁波传播不需要介质,故C项正确;机械波既有横波又有纵波,但是电磁波只能是横波,其证据就是电磁波能够发生偏振现象,而偏振现象是横波才有的,D项错误。故正确答案应为D。 4.(09·北京·17)一简谐机械波沿x轴正方向传播,周期为T,波长为 。若在x=0处质点的振动图像如右图所示,则该波在t=T/2时刻的波形曲线为( A ) 解析:从振动图上可以看出x=0处的质点在t=T/2时刻处于平衡位置,且正在向下振动,四个选项中只有A图符合要求,故A项正确。 5.(09·上海物理·4)做简谐振动的单摆摆长不变,若摆球质量增加为原来的4倍,摆球经过平衡位置时速度减小为原来的1/2,则单摆振动的( C )A.频率、振幅都不变B.频率、振幅都改变 C.频率不变、振幅改变D.频率改变、振幅不变

第十一章第5节外力作用下的振动学案加答案解析

第5节外力作用下的振动 学习目标; 1.知道什么是固有振动、固有频率和阻尼振动,并对固有振动和阻尼振动能从能量转化的角度予以说明。 2.知道什么是受迫振动,知道物体做受迫振动的频率特点。 3.知道什么是共振现象,掌握产生共振的条件,知道常见的共振的应用和危害。 课前预习: 一、固有振动、阻尼振动 1.固有振动 振动系统□01在不受外力作用下的振动叫做固有振动,固有振动的频率叫做□02固有频率。 小球和弹簧组成了一个系统——弹簧振子。弹簧对于小球的作用力——回复力,是系统的□03内力;而来源于系统以外的作用力,例如摩擦力或手指对小球的推力,则是□04外力。 2.阻尼振动 当振动系统受到阻力的作用时,我们说振动受到了□05阻尼。系统克服□06阻尼的作用要做功,消耗机械能,因而□07振幅减小,最后停下来。这种振幅逐渐□08减小的振动,叫做阻尼振动。 二、受迫振动与共振 1.受迫振动 (1)驱动力:为了使系统持续振动,作用于振动系统的□01周期性的外力。 (2)受迫振动:振动系统在□02驱动力作用下的振动。 (3)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□03驱

动力的频率,跟系统的□04固有频率没有关系。 2.共振 (1)定义:驱动力的频率f等于系统的固有频率f0时,受迫振动的□05振幅最大的现象。 (2)共振曲线:如图所示。表示受迫振动的□06振幅A与□07驱动力频率f的关系图象,图中f0为振动系统的固有频率。 (3)共振的应用与防止 ①应用:在应用共振时,应使驱动力频率接近或等于振动系统的□08固有频率,如转速计、共振筛。 ②防止:在防止共振时,驱动力频率与系统的□09固有频率相差越大越好,如部队过桥时用便步。 判一判 (1)阻尼振动的频率随振幅的减小而不断减小。() (2)系统做受迫振动时的振动频率与其固有频率无关。() (3)做受迫振动的系统的机械能守恒。() (4)驱动力的频率越大,系统的振幅越大。() (5)驱动力的频率等于系统的固有频率时发生共振。() (6)共振只有害处,没有好处。() 提示:(1)×(2)√(3)×(4)×(5)√(6)× 想一想

高中物理-机械振动、机械波高考真题演练

高中物理-机械振动、机械波高考真题演练1.[·山东理综,38(1)](多选)如图, 轻弹簧上端固定,下端连接一小物块,物块沿竖直方向做简谐运动。以竖直向上为正方向,物块简谐运动的表达式为y=0.1sin(2.5πt)m。t=0时刻,一小球从距物块h高处自由落下;t=0.6 s时,小球恰好与物块处于同一高度。取重力加速度的大小g=10 m/s2。以下判断正确的是() A.h=1.7 m B.简谐运动的周期是0.8 s C.0.6 s内物块运动的路程是0.2 m D.t=0.4 s时,物块与小球运动方向相反 2.(·天津理综,3)图甲为一列简谐横波在某一时刻的波形图,a、b 两质点的横坐标分别为x a=2 m和x b=6 m,图乙为质点b从该时刻开始计时的振动图象。下列说法正确的是() A.该波沿+x方向传播,波速为1 m/s B.质点a经4 s振动的路程为4 m C.此时刻质点a的速度沿+y方向

D.质点a在t=2 s时速度为零 3.(·北京理综,15) 周期为2.0 s的简谐横波沿x轴传播,该波在某时刻的图象如图所示,此时质点P沿y轴负方向运动,则该波() A.沿x轴正方向传播,波速v=20 m/s B.沿x轴正方向传播,波速v=10 m/s C.沿x轴负方向传播,波速v=20 m/s D.沿x轴负方向传播,波速v=10 m/s 4.(·四川理综,2)平静湖面传播着一列水面波(横波),在波的传播方向上有相距3 m的甲、乙两小木块随波上下运动,测得两小木块每分钟都上下30次,甲在波谷时,乙在波峰,且两木块之间有一个波峰。这列水面波() A.频率是30 Hz B.波长是3 m C.波速是1 m/s D.周期是0.1 s 5.(·福建理综,16)简谐横波在同一均匀介质中沿x轴正方向传播,波速为v。若某时刻在波的传播方向上,位于平衡位置的两质点a、b 相距为s,a、b之间只存在一个波谷,则从该时刻起,下列四幅波形图中质点a最早到达波谷的是()

外力作用下的振动

外力作用下的振动 一、阻尼振动 1.固有振动和固有频率 (1)固有振动:不受外力作用的振动。 (2)固有频率:固有振动的频率。 2.阻尼振动 图11-5-1 (1)阻尼:当振动系统受到阻力作用时,振动受到了阻尼。 (2)阻尼振动:振幅逐渐减小的振动,如图11-5-1所示。 二、受迫振动 1.自由振动 在没有任何阻力的情况下,给振动系统一定能量,使它开始振动,这样的振动叫自由振动。自由振动的周期是系统的固有周期。如果把弹簧振子拉离平衡位置后松手,弹簧振子的振动就是自由振动。 2.驱动力 如果存在阻尼作用,振动系统最终会停止振动。为了使系统持续振动下去,对振动系统施加的周期性的外力,外力对系统做功,补偿系统的能量损耗,这种周期性的外力叫做驱动力。 3.受迫振动 (1)定义:系统在驱动力作用下的振动,叫做受迫振动。 (2)受迫振动的频率(周期) 做受迫振动的物体,其振动频率总等于驱动力的频率,与系统的固有频率无关。 三、共振 1.条件:驱动力的频率等于系统的固有频率。

2 .特征:在受迫振动中,共振时受迫振动的振幅最大。 3.共振曲线:如图11-5-2所示。 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。 4.三者对比列表如下: 简谐运动阻尼振动受迫振动 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频率不变驱动力频率 振幅不变减小大小变化不确定振动图像形状不确定 实例 弹簧振子振动,单摆做 小角度摆动敲锣打鼓发出的声音越 来越弱 扬声器纸盆振动发声、 钟摆的摆动 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: 如图11-5-5所示。

高中物理第十一章机械振动总结

高中物理第十一章 机械振动总结 一、机械振动: (一)简谐运动: 1、简谐运动的特征: 1)运动学特征:振动物体离开平衡位置的位移随时间按正弦规律变化 在振动中位移常指是物体离开平衡位置的位移 2)动力学特征:回复力的大小与振动物体离开平衡的位移成正比, 方向与位移方向相反(指向平衡位置) kx F -= ①回复力:使振动物体回到平衡位置的力叫做回复力。 ②回复力是根据力的效果来命名的。 ③回复力的方向总是指向平衡位置。 ④回复力可以是物体所受的合外力,也可以是几个力的合力,也可以是一个力,或者某个力的分力。 ⑤由回复力产生的加速度与位移成正比,方向与位移方向相反x m k a -= ⑥证明一个物体是否是作简谐运动,只需要看它的回复力的特征 2、简谐运动的运动学分析: 1)简谐运动的运动过程分析: (1)常用模型:弹簧振子(其运动过程代表了简谐运动的过程) (2)运动过程: 简谐运动的基本过程是两个加速度减小的加速运动过程和两个加速度增大的减速运动过程 (3)简谐运动的对称性: 做简谐运动的物体在经过关于平衡位置对称的两点时,两处的加速度、速度、回复力大小相等 (大小相等、相等)。动能、势能相等(大小相等、

相等)。 2)表征简谐运动的物理量: (1)振幅:振动物体离开平衡位置的最大距离叫做振动的振幅。 ①振幅是标量。 ②振幅是反映振动强弱的物理量。 (2)周期和频率: ①振动物体完成一次全振动所用的时间叫做振动的周期。 ②单位时间内完成全振动的次数叫做全振动的频率。 它们的关系是T=1/f 。 在一个周期内振动物体通过的路程为振幅的4倍;在半个周期内振动物体通过的路程为振幅2倍;在1/4个周期内物体通过的路程不一定等于振幅 3)简谐运动的表达式:)sin(?ω+=t A x 4)简谐运动的图像: 振动图像表示了振动物体的位移随时间变化的规律。 反映了振动质点在所有时刻的位移。 从图像中可得到的信息: ①某时刻的位置、振幅、周期 ②速度:方向→顺时而去;大小比较→看位移大小 ③加速度:方向→与位移方向相反;大小→与位移成正比 3、简谐运动的能量转化过程: 1)简谐运动的能量:简谐运动的能量就是振动系统的总机械能。 ①振动系统的机械能与振幅有关,振幅越大,则系统机械能越大。 ②阻尼振动的振幅越来越小。 2)简谐运动过程中能量的转化: 系统的动能和势能相互转化,转化过程中机械能的总量保持不变。

高中物理机械振动知识点与题型总结.doc

(一)机械振动 物体(质点)在某一中心位置两侧所做的往复运动就叫做机械振动,物体能够围绕着平衡位置做往复运动,必然受到使它能够回到平衡位置的力即回复力。回复力是以效果命名的力,它可以是一个力或一个力的分力,也可以是几个力的合力。 产生振动的必要条件是:a、物体离开平衡位置后要受到回复力作用。b、阻力足够小。 (二)简谐振动 1. 定义:物体在跟位移成正比,并且总是指向平衡位置的回复力作用下的振动叫简谐振动。简谐振动是最简单,最基本的振动。研究简谐振动物体的位置,常常建立以中心位置(平衡位置)为原点的坐标系,把物体的位移定义为物体偏离开坐标原点的位移。因此简谐振动也可说是物体在跟位移大小成正比,方向跟位移相反的回复力作用下的振动,即F=-k x,其中“-”号表示力方向跟位移方向相反。 2. 简谐振动的条件:物体必须受到大小跟离开平衡位置的位移成正比,方向跟位移方向相反的回复力作用。 3. 简谐振动是一种机械运动,有关机械运动的概念和规律都适用,简谐振动的特点在于它是一种周期性运动,它的位移、回复力、速度、加速度以及动能和势能(重力势能和弹性势能)都随时间做周期性变化。 (三)描述振动的物理量,简谐振动是一种周期性运动,描述系统的整体的振动情况常引入下面几个物理量。 1. 振幅:振幅是振动物体离开平衡位置的最大距离,常用字母“A”表示,它是标量,为正值,振幅是表示振动强弱的物理量,振幅的大小表示了振动系统总机械能的大小,简谐振动在振动过程中,动能和势能相互转化而总机械能守恒。 2. 周期和频率,周期是振子完成一次全振动的时间,频率是一秒钟内振子完成全振动的次数。振动的周期T跟频率f之间是倒数关系,即T=1/f。振动的周期和频率都是描述振动快慢的物理量,简谐振动的周期和频率是由振动物体本身性质决定的,与振幅无关,所以又叫固有周期和固有频率。 (四)单摆:摆角小于5°的单摆是典型的简谐振动。 细线的一端固定在悬点,另一端拴一个小球,忽略线的伸缩和质量,球的直径远小于悬线长度的装置叫单摆。单摆做简谐 振动的条件是:最大摆角小于5°,单摆的回复力F是重力在圆弧切线方向的分力。单摆的周期公式是T=。由公式可知单摆做简谐振动的固有周期与振幅,摆球质量无关,只与L和g有关,其中L是摆长,是悬点到摆球球心的距离。g是单摆所在处的重力加速度,在有加速度的系统中(如悬挂在升降机中的单摆)其g应为等效加速度。 (五)振动图象。 简谐振动的图象是振子振动的位移随时间变化的函数图象。所建坐标系中横轴表示时间,纵轴表示位移。图象是正弦或余弦函数图象,它直观地反映出简谐振动的位移随时间作周期性变化的规律。要把质点的振动过程和振动图象联系起来,从图象可以得到振子在不同时刻或不同位置时位移、速度、加速度,回复力等的变化情况。 (六)阻尼振动、受迫振动、共振。 简谐振动是一种理想化的振动,当外界给系统一定能量以后,如将振子拉离开平衡位置,放开后,振子将一直振动下去,振子在做简谐振动的图象中,振幅是恒定的,表明系统机械能不变,实际的振动总是存在着阻力,振动能量总要有所耗散,因此振动系统的机械能总要减小,其振幅也要逐渐减小,直到停下来。振幅逐渐减小的振动叫阻尼振动,阻尼振动虽然振幅越来越小,但振动周期不变,振幅保持不变的振动叫无阻尼振动。 振动物体如果在周期性外力──策动力作用下振动,那么它做受迫振动,受迫振动达到稳定时其振动周期和频率等于策动力的周期和频率,而与振动物体的固有周期或频率无关。 物体做受迫振动的振幅与策动力的周期(频率)和物体的固有周期(频率)有关,二者相差越小,物体受迫振动的振幅越大,当策动力的周期或频率等于物体固有周期或频率时,受迫振动的振幅最大,叫共振。 【典型例题】 [例1] 一弹簧振子在一条直线上做简谐运动,第一次先后经过M、N两点时速度v(v≠0)相同,那么,下列说法正确的是() A. 振子在M、N两点受回复力相同 B. 振子在M、N两点对平衡位置的位移相同 C. 振子在M、N两点加速度大小相等 D. 从M点到N点,振子先做匀加速运动,后做匀减速运动 解析:建立弹簧振子模型如图所示,由题意知,振子第一次先后经过M、N两点时速度v相同,那么,可以在振子运动路径上确定M、N两点,M、N两点应关于平衡位置O对称,且由M运动到N,振子是从左侧释放开始运动的(若M点定在O点右侧,则振子是从右侧释放的)。建立起这样的物理模型,这时问题就明朗化了。

外力与振动间的关系

5、外力作用下的振动 教学目标: (一)知识与技能 (1)知道阻尼振动和无阻尼振动,并能从能量的观点给予说明。 (2)知道受迫振动的概念。知道受迫振动的频率等于驱动力的频率,而跟振动物体的固有频率无关。 (二)过程与方法理解共振的概念,知道常见的共振的应用和危害。 (三)情感、态度与价值观常见的共振的应用和危害 二、教学重点、难点:受迫振动,共振。 三、教具:弹簧振子、受迫振动演示仪、摆的共振演示器 四、教学过程 (一)复习提问 让学生注意观察教师的演示实验。教师把弹簧振子的振子向右移动至B点,然后释放,则振子在弹性力作用下,在平衡位置附近持续地沿直线振动起来。重复两次让学生在黑板上画出振动图 象的示意图(图1中的Ⅰ)。 再次演示上面的振动,只是让起始位置明显地靠近平衡位置,再让学生在原坐 标上画出第二次振子振动的图象(图1中的Ⅱ)。Ⅰ和Ⅱ应同频、同相、振幅不同。 结合图象和振子运动与学生一起分析能量的变化并引入新课。 (二)新课教学 现在以弹簧振子为例讨论一下简谐运动的能量问题。 问:振子从B向O运动过程中,它的能量是怎样变化的?引导学生答出弹性势能 减少,动能增加。 问:振子从O向C运动过程中能量如何变化?振子由C向O、又由O向B运动的过程中,能量又是如何变化的? 问:振子在振动过程中总的机械能如何变化?引导学生运用机械能守恒定律,得出在不计阻力作用的情况下,总机械能保持不变。 教师指出:将振子从B点释放后在弹簧弹力(回复力)作用下,振子向左运动,速度加大,弹簧形变(位移)减少,弹簧的弹性势能转化为振子的动能。当回到平衡位置O时,弹簧无形变,弹性势能为零,振子动能达到最大值,这时振子的动能等于它在最大位移处(B点)弹簧的弹性势能,也就是等于系统的总机械能。 在任何一位置上,动能和势能之和保持不变,都等于开始振动时的弹性势能,也就是系统的总机械能。 由于简谐运动中总机械能守恒,所以简谐运动中振幅不变。如果初始时B点与O点的距离越大,到O点时,振子的动能越大,则系统所具有的机械能越大。相应地,振子的振幅也就越大,因此简谐运动的振幅与能量相对应。 问:怎样才能使受阻力的振动物体的振幅不变,而一直振动下去呢?引导学生答出,应不断地向系统补充损耗的机械能,以使振动物体的振幅不变。 指出:这种振幅不变的振动叫等幅振动。 举几个等幅振动的例子,例如电铃响的时候,铃锤是做等幅振动。电磁打点计时器工作时,打点针是做等幅振动。挂钟的摆是做等幅振动。……它们的共同特点是,工作时振动物体不断地受到周期性变化外力的作用。

《外力作用下的振动》教学设计

《外力作用下的振动》教学设计

达到学以致用的目的。水到渠成的学习的过程中,体验成功的愉 悦。 教学过程 教 学 环节教师活动学生活动 设计意 图 情境导入3分钟导入: 教师出示PPT并播放新闻视频: 引导学生通过观看“塔科马大桥垮 塌”的视频,引起学生探究现象背 后的秘密的欲望。 PPT出示本节课的学习目标 思考悲剧发生的原因 创设情 境,激 发学生 探究问 题的兴 趣 完成导学一、阻尼振动 【问题一】 1.什么是固有振动? 1.如果系统不受外力的作 用,此时的振动称为固有振 动。 学生阅 课本, 基本可 以完成

案的 自主学习部分5分钟2.什么是固有周期和固有频率? 【问题二】 1.什么是阻尼振动? 2.阻尼振动有什么样的特点? 3.阻尼振动的图像 4、阻尼振动过程中,振动快慢是 否有变化? 2.固有振动的频率(周期), 叫做系统的固有频率(固有 周期)。 系统振动过程中受到阻力 作用,系统克服阻力做功, 消耗机械能,因而振幅减 小,这种振动叫做阻尼振 动。 振动系统受到的阻尼越大, 振幅减小得越快,阻尼过大 时,系统将不能发生振动。 周期和频率不变。 实际的振动一定是阻尼振 动 自主学 习的任 务。 个别学 困生, 小组讨 论过程 也可以 组解决

5、实际的振动都是是阻尼振动吗? 创设情境2分钟思考:怎样才能使受阻力的振动的 物体的振幅不变,而一直振动下去 呢? 二、受迫振动 【问题三】 1.什么是驱动力? 2.什么是受迫振动? 用周期性的外力作用于振 动系统,通过外力对系统做 正功,补偿系统机械能的损 耗,使系统持续地振动下 去。 驱动力(又叫策动力): 使系统持续振动下去的周 期性外力 物体在驱动力作用下的振 动 由学生 熟悉的 荡秋千 引入驱 动力和 受迫振 动的概 念,顺 理成章

高中物理 第十一章 机械振动 5外力作用下的振动自我小测 新人教版选修3-41

外力作用下的振动 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 2.由于存在摩擦和空气阻力,任何物体的机械振动严格地讲都不是简谐运动,这时振动的振幅、周期和机械能的变化情况是( )。 A.振幅减小,周期减小,机械能减少 B.振幅减小,周期不变,机械能减少 C.振幅不变,周期减小,机械能减少 D.振幅不变,周期不变,机械能减少 3.某简谐振子,自由振动时的振动图象如图甲中的曲线Ⅰ 所示,而在某驱动力作用下做受迫振动时,稳定后的振动图象如图甲中的曲线Ⅱ 所示,那么,此受迫振动对应的状态可能是图乙中的( )。 A.A点B.B点 C.C点D.一定不是C点 4.下列叙述中不属于共振现象的有( )。 A.大队人马迈着整齐步伐过桥可能会导致桥梁断裂 B.耳朵凑近空热水瓶口能听到嗡嗡的声音 C.海上风暴引起强烈的震动所产生的次声波(频率f<20 Hz)可使海员丧命 D.把弹簧振子拉到距离平衡位置最远处时放手,则此时振幅最大 5.两个弹簧振子,甲的固有频率为100 Hz,乙的固有频率为400 Hz。若它们均在频率为300 Hz的驱动力作用下振动,则( )。 A.甲的振幅较大,振动频率是100 Hz B.乙的振幅较大,振动频率是300 Hz C.甲的振幅较大,振动频率是300 Hz D.乙的振幅较大,振动频率是400 Hz 6.虽然有些振动有能量损耗,但只要不断补充能量,振动就能持续,心脏跳动就是这

样。下列振动现象中与心跳相似的是( )。

《外力作用下的振动》教案

《外力作用下的振动》教案 教学目标: 1、了解固有振动、固有周期和固有频率; 2、了解阻尼振动,知道阻尼振动时振动物体的能量变化情况; 3、通过实验认识受迫振动的特点,知道受迫振动的频率等于驱动力的频率,与物体的固有 频率无关; 4、知道共振现象产生的条件以及应用共振和防止共振的事例和方法; 5、理解共振曲线。 教学重点:通过实验认识受迫振动的特点,知道共振现象产生的条件。 教学难点:通过共振实验,全面认识共振现象,理解共振曲线。 教学方法:设问法、实验法、分析法、介绍法 板书设计: 外力作用下的振动 1、阻尼振动:振幅(能量)逐渐减小的振动 2、受迫振动:物体在外界驱动力作用下的振动 物体做受迫振动时,振动稳定后的频率等于驱动力的频率,跟物体的固有频率无关。 3、共振: 驱动力的频率等于物体的固有频率时,受迫振动的物体振幅达到最大的现象。 A、利用共振时:应使驱动力的频率f接近或等于振动物体的固有频率f0 B、防止共振时:应使驱动力的频率f与物体的固有频率f0不同,而且相差越大越好 教学过程: (师)提问: 1.弹簧振子、单摆分别如何理想化处理,其振动能被认为是简谐运动?其x-t图像是什么曲 线? 弹簧振子理想化处理:摩擦阻力忽略不计,弹簧的质量跟小球相比忽略不计; 单摆理想化处理:忽略悬挂小球的细绳的伸缩,细绳的质量与小球相比可以忽略,球的直径与线的长度相比可以忽略,小球的体积可以忽略,即可将其视为质点,摆角小于5度。 简谐运动的x-t图像是正余弦曲线。 2.考虑实际情况,它们的x-t图像还是正余弦曲线吗? 3.你会用什么方法绘制其x-t图像? 4.你认为是什么原因导致了其机械能的损耗呢? 在实际振动中,由于阻力的存在,振动系统最初所获得的能量,在振动的过程中因不断克服阻力做功而减小。振动强度逐渐衰减,振幅也就越来越小,最后停止振动。这种振动称为阻尼振动。 课件展示: 一、阻尼振动 1、阻尼振动:振幅逐渐减小的振动 2、阻尼振动的图像 3、振动系统受到的阻尼越大,振幅减小得越快,阻尼过大时, 系统将不能发生振动。 4、实际的自由振动一定是阻尼振动 (师)思考:用什么方法才能得到持续的振动呢? 用周期性的外力作用于振动系统,通过外力对系统做正功,补偿系统损耗的机械能,使系统持续地振动下去。

高中物理4知识点机械振动与机械波解析

机械振动与机械波 简谐振动 一、学习目标 1.了解什么是机械振动、简谐运动 2.正确理解简谐运动图象的物理含义,知道简谐运动的图象是一条正弦或余弦曲线。 二、知识点说明 1.弹簧振子(简谐振子): (1)平衡位置:小球偏离原来静止的位置; (2)弹簧振子:小球在平衡位置附近的往复运动,是一种机械 运动,这样的系统叫做弹簧振子。 (3)特点:一个不考虑摩擦阻力,不考虑弹簧的质量,不考虑振子的大小和形状的理想化的物理模型。 2.弹簧振子的位移—时间图像 弹簧振子的s—t图像是一条正弦曲线,如图所示。 3.简谐运动及其图像。 (1)简谐运动:如果质点的位移与时间的关系遵从正弦函数的规律,即它的振动图像(x-t图像)是一条正弦曲线,这样的振动叫做简谐运动。 (2)应用:心电图仪、地震仪中绘制地震曲线装置等。 三、典型例题

例1:简谐运动属于下列哪种运动() A.匀速运动B.匀变速运动 C.非匀变速运动D.机械振动 解析:以弹簧振子为例,振子是在平衡位置附近做往复运动,并且平衡位置处合力为零,加速度为零,速度最大.从平衡位置向最大位移处运动的过程中,由F=-kx可知,振子的受力是变化的,因此加速度也是变化的。故A、B错,C正确。简谐运动是最简单的、最基本的机械振动,D正确。 答案:CD 简谐运动的描述 一、学习目标 1.知道简谐运动的振幅、周期和频率的含义。 2.知道振动物体的固有周期和固有频率,并正确理解与振幅无关。 二、知识点说明 1.描述简谐振动的物理量,如图所示: (1)振幅:振动物体离开平衡位置的最大距离,。 (2)全振动:振子向右通过O点时开始计时,运动到A,然后向左回到O,又继续向左达到,之后又回到O,这样一个完整的振动过程称为一次全振动。 (3)周期:做简谐运动的物体完成一次全振动所需要的时间,符号T表示,单位是秒(s)。 (4)频率:单位时间内完成全振动的次数,符号用f表示,且有,单位是赫兹(Hz),。 (5)周期和频率都是表示物体振动快慢的物理量,周期越小,频率越大,振动越快。 (6)相位:用来描述周期性运动在各个时刻所处的不同状态。 2.简谐运动的表达式:。

人教版选修3-4 11.5 外力作用下的振动 教案 Word版含答案(2篇)

课时11.5外力作用下的振动 1.知道阻尼振动和无阻尼振动,并能从能量的观点给予说明。 2.知道受迫振动的概念。知道受迫振动的频率等于驱动力的频率,而跟振动物体的固有频率无关。 3.理解共振的概念,知道常见的共振的应用和危害。 重点难点:对共振及共振曲线的理解,共振的产生条件。 教学建议:本节首先介绍了固有频率的概念,然后从图象和能量的角度分析了阻尼振动,并介绍了受迫振动,最后通过竖直弹簧振子的共振和单摆的共振两类典型的共振实验,全面认识共振现象,理解共振曲线。教学中要注意阻尼振动、受迫振动、共振三个概念的区别与联系。 导入新课:唐朝开元年间,洛阳有一个姓刘的和尚,他的房间内挂着一幅磬,常敲磬解烦。有一天,刘和尚没有敲磬,磬却自动响起来了。这使他大为惊奇,终于惊忧成疾。他的一位好朋友曹绍夔是宫廷的乐令,闻讯前来探望刘和尚,他拿出刀来把磬磨去几处,从此以后磬就不再自鸣了。 1.固有频率 如果振动系统不受①外力的作用,此时的振动叫作固有振动,其振动频率称为固有频率。 2.阻尼振动 (1)振动系统中最常见的外力是摩擦力或其他阻力。当系统受到阻力的作用时,我们说振动受到了②阻尼。系统克服阻尼的作用要做功,消耗机械能,因而振幅减小,最后停下来。这种振幅逐渐③减小的振动,叫作阻尼振动。

(2)振动系统受到的阻尼越大,振幅减小得④越快。阻尼过大时,系统不能发生振动。 3.受迫振动 (1)驱动力 作用在振动系统上的⑤周期性外力叫驱动力。 (2)受迫振动 振动系统在⑥驱动力作用下的振动叫受迫振动。受迫振动稳定时,系统振动的频率等于⑦驱动力的频率,与系统的⑧固有频率无关。 4.共振 (1)共振的条件是⑨驱动力频率等于系统的固有频率。 (2)共振是一种特殊的⑩受迫振动,产生共振时,物体的振幅最大(填“最大”或“最小”)。 1.振动系统常见的外力是什么? 解答: 是摩擦力或其他阻力。 2.阻尼振动的图象有什么特点? 解答: 振幅越来越小。 3.驱动力的频率满足什么条件时振子的振幅最大? 解答: 驱动力的频率等于系统的固有频率。 主题1:阻尼振动 问题:(1)观察实际单摆的振动,你会发现什么现象?原因是什么? (2)如果把同样的单摆放入水中,你会发现什么现象?原因是什么? (3)比较上述两种现象,你能得出什么结论?

高中物理机械振动

选修3-4 第1课时机械振动 1.(多选)如图所示,一个弹簧振子在A,B间做简谐运动,O点是平衡位置,以某时刻作为计时零点(t=0),经过周期,振子具有正方向的最大速度,那么下面五个图像中哪个能够正确反映振子的振动情况 ( ABD ) 解析:时刻t=T时,振子具有正向的最大速度,则t=0时,振子应处于负向最大位移处,此时,回复力和加速度正向最大,故选项C,E错 误,A,B,D正确. 2.(多选)如图所示,弹簧振子在BC间振动,O为平衡位置,BO=OC=5 cm,若振子从B到C的运动时间是1 s,则下列说法中正确的是( BCD ) A.振子从B经O到C完成一次全振动 B.振动周期是2 s,振幅是5 cm C.经过两次全振动,振子通过的路程是40 cm D.从B开始经过3 s,振子通过的路程是30 cm

E.从B开始经过0.5 s,振子通过的路程为2.5 cm 解析:振子从B经O到C仅完成了半次全振动,所以周期T=2×1 s=2 s,振幅A=BO=5 cm.振子在一次全振动中通过的路程为4 A=20 cm,所以两次全振动中通过的路程为40 cm,3 s的时间为1.5 T,所以振子通过的路程为30 cm,故A错误,B,C,D正确.从B开始经过0.5 s,振子通过的路程为5 cm,E错误. 3.(多选)一个水平弹簧振子的振动周期是0.025 s,当振子从平衡位置向右运动,经过0.17 s时,振子运动情况是( BCE ) A.正在向右做减速运动 B.正在向右做加速运动 C.位移正在减小 D.正在向左做加速运动 E.势能正在减小 解析:时间==6,T在T~T之间,故0.17 s时振子从最大位移处正向右加速接近平衡位置,位移正在减小,而势能也在减小,故选项 B,C,E正确. 4.(多选)如图所示为某弹簧振子在0~5 s内的振动图像,由图可知,下列说法中正确的是( BCD ) A.振动周期为5 s B.振幅为8 cm C.第2 s末振子的速度为零,加速度为正向的最大值

高中物理-机械振动练习

高中物理-机械振动练习 第Ⅰ课时 机械振动?振动图象 1.下表中给出的是做简谐运动的物体的位移x 或速度v 与时刻的对应关系,T 是振动周期.则 下列选项中正确的是 ( ) 状 时刻 0 4T 2T 43T T 态 物理量 甲 零 正向最大 零 负向最大 零 乙 零 负向最大 零 正向最大 零 丙 正向最大 零 负向最大 零 正向最大 丁 负向最大 零 正向最大 零 负向最大 A .若甲表示位移x ,则丙表示相应的速度v B .若乙表示位移x ,则丙表示相应的速度v C .若丙表示位移x ,则甲表示相应的加速度a D .若丁表示位移x ,则甲表示相应的加速度a 【解析】法一:弹簧振子或单摆为例进行过程分析.法二:画出简谐运动的图象,由图象的物理意义进行分析. 【答案】A 2.一水平弹簧振子作简谐运动,周期为T ,则 ( ) A .若t 时刻和(t+△t )时刻振子运动位移的大小相等、方向相同,则△t 一定等于T 的整 数倍. B .若t 时刻和(t +△t )时刻振子运动位移的大小相等、方向相反,则△t 一定等于 2T 的整数倍. C .若△t =T ,则在t 时刻和(t +△t )时刻振子振动的加速度一定相等. D .若△t =2 T ,则在t 时刻和(t +△t )时刻振子弹簧的长度一定相等. 【解析】本题可以结合弹簧振子的运动示意图和振动图象进行分析.如图所示,图中的a 、b 、c 三点位移大小相等、方向相同,显然△t 不等于T 的整数倍,故选项A 是错误的.图中的a 、d 两点的位移相等、方向相反,△t <2 T ,故选项B 是错误的.在相隔一个周期T 的两个时刻,振子只能位于同一位置,其位移相同,合外力相同,加速度必相等, 选项C 是正确的.相隔2 T 的两个时刻,振子的位移大小相等,方向相反,其位置关于平衡位置对称,由运动的示意图可知(图略),在这两个位置处时,弹簧分别处于压缩和拉伸状态,弹簧的长度并不相等,选项D 是错误的. 【答案】C 3.沿水平方向作简谐运动的弹簧振子质量为m ,最大速度为v ,则从某时刻起,在半个周期内 ( ) ①弹力做的功可能是零到22 1mv 之间某一值 ②弹力做的功一定为零 t x 0 a x 1 -x 1 b c d e

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