《外力作用下的振動》學(xué)習(xí)任務(wù)單【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1．知道什么是阻尼振動和阻尼振動中能量轉(zhuǎn)化的情況；2．知道受迫振動的概念，知道受迫振動的頻率等于驅(qū)動力的頻率，與固有頻率無關(guān)；3．知道共振以及發(fā)生共振的條件，知道共振的應(yīng)用和防止的實例；???【課前預(yù)習(xí)任務(wù)】復(fù)習(xí)簡諧振動、單擺的相關(guān)知識。1．什么是周期、頻率？與哪些因素有關(guān)？2．什么是振幅？其物理意義是什么》【課上學(xué)習(xí)任務(wù)】[知識回顧]（1）周期、頻率是反映物體振動________的物理量。（2）振幅反映物體振動________的大小。[知識梳理]1、阻尼振動（1）固有振動、固有頻率如果振動系統(tǒng)____________作用時的振動叫固有振動，其振動頻率稱為__________。（2）阻尼振動_______逐漸減小的振動叫阻尼振動。振動物體克服阻力做功，它的_______減少，_____也隨之減小。（3）阻尼振動的圖象阻尼振動又叫減幅振動。說明：阻尼振動振幅減小的快慢跟所受阻尼的大小有關(guān)，阻尼越大，振幅減小得________。物體做阻尼振動時，振幅雖不斷減小，但頻率并不會隨振幅的減小而變化。如果阻尼足夠小，在一段不太長的時間內(nèi)阻尼振動的振幅沒有明顯的減小，此時可以把阻尼振動當(dāng)作簡諧運動來處理。2．受迫振動（1）驅(qū)動力加在振動系統(tǒng)上的____________的外力，叫做驅(qū)動力。（2）受迫振動系統(tǒng)在____________作用下的振動，叫受迫振動。（3）受迫振動的周期和頻率振動系統(tǒng)做受迫振動，穩(wěn)定時振動的頻率等于____________的頻率，跟物體的____________頻率無關(guān)。??（4）受迫振動中的功能關(guān)系在受迫振動的過程中，振動系統(tǒng)由因克服阻尼作用而損耗能量的同時，外界通過驅(qū)動力__________給系統(tǒng)輸入能量，來補償系統(tǒng)因阻尼而損耗的一部分機械能，使系統(tǒng)維持等幅振動。3．共振（1）共振：當(dāng)__________的頻率等于振動系統(tǒng)的________頻率時，受迫振動的_________最大，這種現(xiàn)象叫做共振。（2）共振的條件：驅(qū)動力的頻率與物體的固有頻率_________。（3）共振曲線???共振曲線直觀地反映出驅(qū)動力的頻率對受迫振動物體振幅的影響。由共振曲線可知，當(dāng)驅(qū)動力的頻率與物體的固有頻率______時，受迫振動的振幅最大。???當(dāng)驅(qū)動力的頻率_______系統(tǒng)的固有頻率時，系統(tǒng)的振幅會增大；當(dāng)驅(qū)動力的頻率_______系統(tǒng)的固有頻率時，系統(tǒng)的振幅變小。（4）共振的利用與防止???①共振的利用：要利用共振，應(yīng)盡量使驅(qū)動力的頻率與物體的固有頻率__________。如：共振篩、發(fā)動機轉(zhuǎn)速計等。②防止：需要防止共振危害時，要盡量使驅(qū)動力的頻率和固有頻率不__________，而且相差___________。???如，隊伍過橋要便步走，以免產(chǎn)生__________的驅(qū)動力；火車過橋通常要降低車速，使驅(qū)動力的頻率__________橋梁的固有頻率。[典例剖析]例：在接近收費口的道路上安裝了若干條突起于路面且與行駛方向垂直的減速帶。減速帶間距為10m，當(dāng)車輛經(jīng)過減速帶時會產(chǎn)生振動。若某汽車的固有頻率為1.25Hz，則當(dāng)該車以多大的速度行駛在此減速區(qū)時顛簸得最厲害。解析：車輛經(jīng)過減速帶時顛簸的最厲害，即車輛發(fā)生共振現(xiàn)象。此時驅(qū)動力的頻率應(yīng)等于某汽車的固有頻率：f固＝1.25Hz由解得：v＝f固L＝12.5m/s.例：如圖是一個單擺的共振曲線，已知重力加速度為g，根據(jù)圖線可以得出的是（）A．單擺的固有頻率B．單擺的固有周期C．這個單擺的擺長D．單擺的擺球質(zhì)量解析：根據(jù)單擺的共振曲線可知，單擺的固有頻率為0.3Hz，所以單擺的固有周期為所以AB選項正確。由單擺的周期公式，周期T可求，重力加速度g已知，故可求出擺長：所以C選項正確。因單擺的周期與擺球質(zhì)量無關(guān)，所以根據(jù)題目所給條件不能求出小球的質(zhì)量，因此D選項不合題意。故答案為ABC隨堂檢測：1．關(guān)于阻尼振動，下列說法正確的是（）A．動能不斷減少B．機械能不斷減少C．振幅不斷減小D．頻率不斷減小2．關(guān)于受迫振動，下列說法正確的是（）A．是在一定外力作用下的振動B．振動頻率可能大于或小于系統(tǒng)的固有頻率C．振動頻率一定等于系統(tǒng)的固有頻率D．振動頻率一定等于驅(qū)動力的頻率3．關(guān)于共振的防止和利用，應(yīng)做到（）A．利用共振時，應(yīng)使驅(qū)動力的頻率接近或等于振動物體的固有頻率?B．利用共振時，應(yīng)使驅(qū)動力的頻率大于或小于振動物體的固有頻率?C．防止共振危害時，應(yīng)盡量使驅(qū)動力頻率接近或等于振動物體的固有頻率?D．防止共振危害時，應(yīng)使驅(qū)動力頻率遠(yuǎn)離振動物體的固有頻率?4．如圖所示，在曲軸上懸掛一個彈簧振子，若不轉(zhuǎn)動把手，讓振子上下振動，其振動周期為T1，現(xiàn)使把手以周期T2勻速轉(zhuǎn)動（T2<T1），當(dāng)運動穩(wěn)定后那么（）A．彈簧振子振動周期為T1B．彈簧振子振動周期為C．要使彈簧振子振幅增大，可讓把手轉(zhuǎn)速減小D．要使彈簧振子振幅增大，可讓把手轉(zhuǎn)速增大5．一根張緊的繩上，懸掛著四個擺，a和d的擺長相等，與其余各擺的擺長不等，如圖所示，讓d擺開始擺動，則其余三擺的振動情況是（

）A．a(chǎn)、b、c三個擺的振幅相等B．a(chǎn)、b、c三個擺的周期相等C．a(chǎn)擺的振幅最大D．b擺的周期最大6．兩個彈簧振子，甲的固有頻率是100Hz，乙的固有頻率是400Hz，若它們均在頻率是300Hz的驅(qū)動力作用下做受迫振動，則（）A．甲的振幅較大，振動頻率是100HzB．乙的振幅較大，振動頻率是400HzC．甲的振幅較大，振動頻率是300HzD．乙的振幅較大，振動頻率是300Hz7．鐵軌上每根鋼軌長12m，若支持車廂的彈簧固有頻率是2Hz，那么列車以多大速度行駛時，車廂振動最厲害（）A．6m/s B．12m/s C．24m/s D．48m/s?

【參考答案】[知識回顧]（1）快慢；（2）能量[知識梳理]1、阻尼振動（1）不受外力，固有頻率（2）振幅，機械能，振幅越快2．受迫振動（1）周期性（2）驅(qū)動力（3）驅(qū)動力，固有（4）做功3．共振（1）驅(qū)動力，固有頻率，振幅（2）相等（3）相等，接近，遠(yuǎn)離（4）接近或相等；相等，很大；周期性，遠(yuǎn)小于隨堂檢測：1．BC2．BD3．AD4．C5．BC6．D7．C【課后作業(yè)】1．下列說法正確的是（）A．阻尼振動就是減幅振動B．實際的振動系統(tǒng)不可避免地要受到阻尼作用C．阻尼振動的振幅逐漸減小，所以周期也逐漸減小D．阻尼過大時，系統(tǒng)將不能發(fā)生振動2．關(guān)于受迫振動，下列說法正確的是（）A．受迫振動是在外力作用下的振動B．受迫振動是在周期性驅(qū)動力作用下的振動C．受迫振動的頻率一定等于其固有頻率D．受迫振動的頻率一定等于驅(qū)動力的頻率3．下列關(guān)于共振的說法錯誤的是( )A．共振現(xiàn)象總是有害的，所以應(yīng)盡量防止共振的發(fā)生B．隊伍不能用整齊的步伐過橋，是為了避免使橋受到的壓力不均勻，C．共振篩是通過改變驅(qū)動力的頻率使它接近篩的固有頻率，產(chǎn)生共振，提高篩除雜物的效率D．登山運動員登雪山時，不許高聲叫喊，是為了避免使雪發(fā)生共振4．一洗衣機脫水桶在正常工作時非常平穩(wěn)，當(dāng)切斷電源后，發(fā)現(xiàn)洗衣機先是振動越來越劇烈，然后振動再逐漸減弱，對這一現(xiàn)象，下列說法正確的是（）A．正常工作時，洗衣機脫水桶運轉(zhuǎn)的頻率比洗衣機的固有頻率大B．正常工作時，洗衣機脫水桶的運轉(zhuǎn)頻率比洗衣機的固有頻率小C．正常工作時，洗衣機脫水桶的運轉(zhuǎn)頻率等于洗衣機的固有頻率D．當(dāng)洗衣機振動最劇烈時，脫水桶的運轉(zhuǎn)頻率恰好等于洗衣機的固有頻率5．有甲、乙、丙三個質(zhì)量相同的單擺，它們的固有頻率分別為f、4f、5f，都在頻率4f的同一驅(qū)動力作用下做受迫振動，比較這三個單擺（）A．它們的振幅相同B．乙的振幅最大C．它們的振動頻率都是4fD．甲、乙、丙的振動頻率分別為f、4f、5f6．在飛機的發(fā)展史中有一個階段，飛機上天后不久，飛機的機翼（翅膀）很快就抖動起來，而且越抖越厲害。后來人們經(jīng)過了艱苦的探索，利用在飛機機翼前緣處裝置一個配重桿的方法解決了這一問題。在飛機機翼前緣處裝置配重桿的目的主要是（）A．加大飛機的慣性B．使機體更加平衡C．使機翼更加牢固D．改變機翼的固有頻率7．如圖所示，A、B、C、D四個單擺的擺長分別為Ｌ、2Ｌ、Ｌ、，擺球的質(zhì)量分別為2m、2m、m、，四個單擺靜止地懸掛在一根水平細(xì)線上?，F(xiàn)讓A球振動起來，通過水平細(xì)線迫使B、C、D也振動起來，則下列說法正確的是（）A．A、B、C、D四個單擺的周期均相同B．因單擺的周期為，所以只有A、C兩個單擺的周期相同C．B、C、D中因D的質(zhì)量最小，故其振幅是最大的D．B、C、D中C的振幅最大8．如圖所示，在曲軸上懸掛一彈簧振子，轉(zhuǎn)動搖把，曲軸可以帶動彈簧振子上下振動。開始時不轉(zhuǎn)動搖把，讓振子自由上下振動，測得其頻率為2Hz；然后以60r/min的轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動搖把，當(dāng)振子振動穩(wěn)定時，它的振動周期為（）A．0.25s B．0.5s C．1s D．2s9．鋪設(shè)鐵軌時，每兩根鋼軌接縫處都必須留有一定的間隙，勻速運行列車經(jīng)過軌端接縫處時，車輪就會受到一次沖擊。由于每一根鋼軌長度相等，所以這個沖擊力是周期性的，列車受到周期性的沖擊做受迫振動。普通鋼軌長為12.6m，列車固有振動周期為0.315s。下列說法正確的是（）A．列車的危險速率為40m/sB．列車過橋需要減速，是為了防止列車發(fā)生共振現(xiàn)象C．列車運行的振動頻率和列車的固有頻率總是相等的D．增加鋼軌的長度有利于列車高速運行10．如下圖所示為一個彈簧振子做受迫振動時振幅與驅(qū)動力頻率之間的關(guān)系圖象，由圖可知（）A．振子振動頻率為f2時，它處于共振狀態(tài)B．驅(qū)動力頻率為f3時，振子振動頻率為f3C．若撤去驅(qū)動力讓振子做自由振動，頻率是f3D．振子做自由振動的頻率可以為f1、f2、f3【課后作業(yè)參考答案】1．ABD2．BD【解析】AB，受迫振動必須是在周期性外力作用下的振動，也就是在一定頻率的驅(qū)動力作用下的振動，故A項不合題意，B項符合題意；CD，物體做受迫振動的頻率等于驅(qū)動力的頻率，不一定與固有頻率相等，故C項不合題意，D項符合題意。3．AB4．AD【解析】切斷電源后脫水桶的轉(zhuǎn)速越來越小，即脫水桶的運轉(zhuǎn)頻率越來越小，由題意，當(dāng)洗衣機脫水桶正常工作時，非常穩(wěn)定，可知，正常工作時頻率大于洗衣機的固有頻率，故A選項正確．當(dāng)振動最劇烈時，洗衣機發(fā)生了共振，即D選項正確．5．BC【解析】受迫振動的頻率等于驅(qū)動力的頻率，當(dāng)系統(tǒng)的固有頻率等于驅(qū)動力的頻率時，系統(tǒng)達到共振，振幅達最大．則它們的振動頻率都是4f，且乙的振幅最大，所以BC正確，AD錯誤．故選BC．點睛：本題應(yīng)明確受迫振動的頻率等于驅(qū)動力的頻率，而當(dāng)驅(qū)動力的頻率等于物體的固有頻率時，物體的振動最強烈．6．D【解析】飛機抖動得厲害是因為發(fā)生了共振現(xiàn)象，要想解決這一問題需要使系統(tǒng)的固有頻率與驅(qū)動力的頻率差別增大，在飛機機翼前緣處裝置一個配重桿，改變的是機翼的固有頻率，故選項D正確。7．AD【解析】A．四個擺振動起來后，策動力使得擺做受迫振動，振動的周期都等于A球的振動周期，所以各擺振動的周期都相等。故A正確；B．單擺固有周期公式為，但出A擺外，其他擺都在A擺的帶動下做受迫振動，所以它們的周期相同，故B錯誤。CD．四個擺振動起來后，策動力使得擺做受迫振動，由于各擺的固有周期和固有頻率不同，所以它們的振幅不同，由于C與擺長與A擺長相同，故二者的周期相同，故C擺與Ａ擺出現(xiàn)共振，振幅最大，故C錯誤，D正確。8．C9．AD【解析】當(dāng)列車受到?jīng)_擊的頻率和列車故有頻