高二年级物理学科预习探究案
【课题】
第五节 外力作用下的振动
编号_________________________
教学目标：
（一）知识与技能
1、知道什么是阻尼振动；知道在什么情况下可把实际发生的振动看作简谐运动。
2、知道什么叫驱动力，什么叫受迫振动，能举出受迫振动的实例。
3、知道受迫振动的频率等于驱动力的频率，跟物体的固有频率无关。
4、知道什么是共振以及发生共振的条件。
（二）过程与方法
1、通过演示实验，了解阻尼振动的特点，明确受迫振动的频率决定于驱动力的频率。
2、通过分析实际例子，得到什么是受迫振动和共振现象，培养学生理论联系实际的能力。
（三）情感、态度与价值观
1、振动有多种不同类型说明各种运动形式都是普遍性下的特殊性的具体体现。
2、通过共振产生条件的教学，认识内因和外因的关系。
教学重点难点：
受迫振动的概念以及共振及产生共振的条件。
共振及产生共振的条件。
教学方法:
观察、对比、讨论、阅读、实验演示、多媒体展示。
教学过程:
（一）新课教学
1、阻尼振动
前面我们研究了简谐运动中能量的转化，对简谐运动而言，当供给振动系统一定的能量使它开始振动后，由于机械能守恒，它就以一定的振幅永不停息地振动下去，简谐运动是一种理想化的振动。下面我们来观察两个实际振动：演示：
（1）实际的单摆发生的振动；
（2）敲击音叉后音叉的振动。
现象：单摆和音叉的振幅越来越小，最后停下来。
解释：在单摆和音叉的振动过程中，不可避免地要克服摩擦及其他阻力做功，系统的机械能就要损耗，振动的振幅就会逐渐减小，机械能耗尽之时，振动就会停下来了。
①阻尼振动：振幅逐渐减小的振动，叫做阻尼振动。
所谓“阻尼”是指消耗系统能量的因素，它主要分两类：一类是摩擦阻尼，例如单摆运动时的空气阻力等；另一类是辐射阻尼，例如音叉发声时，一部分机械能随声波辐射到周围空间，导致音叉振幅减小。
由于振动系统受到摩擦和其他阻力，即受到阻尼作用，系统的机械能随着时间而减少，同时振幅也逐渐减小。阻尼越小，振幅减小得越慢。阻尼过大时，系统将不能发生振动。
当阻尼很小时，在一段不太长的时间内，看不出振幅有明显的减小，就可以把它作为理想振动来处理。
②阻尼振动的图象：
（要求学生画出上述单摆和音叉的运动图象，在实物投影仪上展示，并给予讲评）
2、受迫振动
演示：用如图所示的实验装置，向下拉一下振子，观察它的振动情况。
现象：振子做的是阻尼振动，振动一段时间后停止振动。
演示：请一位同学匀速转动把手，观察振动物体的振动情况。
现象：现在振子能够持续地振动下去。
分析：A、B、C摆长相同，据和得到，A、B、C三摆的固有频率相同。D摆的摆长与A摆相差最多，两者的固有频率相差最大。A摆振动后通过张紧的绳子给其它各摆施加驱动力，使B、C、D、E各摆做受迫振动，它们振动的频率都等于A摆的固有频率。
结论：驱动力的频率f等于振动物体的固有频率f′时，振幅最大；驱动力的频率f跟固有频率f′相差越大，振幅越小。
（2）共振
驱动力频率接近物体的固有频率时，受迫振动的振幅最大，这种现象叫做共振。
（3）发生共振的条件
驱动力频率与物体的固有频率相等或接近。
（4）共振曲线
通过上述实验我们知道，受迫振动的振幅A与驱动力的频率f及振动物体的固有频率f＇之间的关系有关，它们之间的这种关系可用图象来表示，这个图象叫共振曲线，如图：
纵轴：表示受迫振动的振幅。
横轴：表示驱动力的频率。
特点：当驱动力频率等于物体固有频率时，物体振动的振幅最大；驱动力频率与固有频率相差越大，物体的振幅越小。
（5）共振的实例：声音的共鸣
演示：两个频率相同的带有共鸣箱的音叉，放在实验台上。先用小槌打击音叉A的叉股，使它发声，过一会儿，用手按住音叉A的叉股，使A停止发声，观察发生的现象。
现象：可以听到没被敲打的音叉B发出了声音。
演示：在其中的一只音叉的叉股上套上一个套管，重新做上面的实验，观察发生的现象。
现象：音叉B不再发出声音了。
实例：火车过桥时要放慢速度、军队过桥时用便步行走、轮船航行时要看波浪的打击方向而改变轮船的航向和速度、机器运转时为了防止共振要调节转速等。
（三）课堂小结
1、实际的振动系统由于受到外界阻尼作用，振动系统的机械能逐渐减小，振幅逐渐减小，这种振动叫阻尼振动，实际的振动系统如果没有能量补充都是阻尼振动，简谐运动只是一种理想的模型。
2、物体在外界驱动力作用下所做的振动叫受迫振动，受迫振动的频率取决于驱动力的频率。
3、共振是受迫振动的特殊情况，当驱动力的频率接近或等于物体固有频率时，受迫振动振幅最大的现象，叫做共振。
第二篇：11.5外力作用下的振动课上
一、阻尼振动：
1、固有频率：如果振动系统
_________作用，此时的振动叫固
有振动，其振动频率称为
__________.2、阻尼振动(减幅振
动)：_______逐渐减小的振动叫
阻尼振动
二、受迫振动:
1、驱动力：加在振动系统上的____________，叫做驱动力
2、受迫振动：系统在_________作用下的振动，叫受迫振动
3、受迫振动的周期和频率：
物体做受迫振动时，振动________的频率等于________的频率，跟物体的______频率无关．
三、共振
1、共振：______频率等于系统的_____频率时，受迫振动的____最大，这种现象叫做共振
2、共振的条件：驱动力的频率与物体的固有频率______
3、共振曲线
共振曲线直观地反映出驱动力的频率对受迫振
动物体振幅的影响，由共振曲线可知，当驱动力
的频率与物体的固有频率相等时，受迫振动的振幅最大。
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
2.关于受迫振动，下列说法错误的是（
A．它必然受周期性变化的外力
B．它可以是无阻尼的振动
C．稳定后物体做简谐振动
D．稳定后物体做周期性振动
3．受迫振动的周期 （ ）
A．跟物体的固有周期相等
B．跟驱动力的周期相等
C．跟驱动力的大小有关
D．跟驱动力的周期及物体的固有周期都有关
）
4．某振动系统的固有频率f1，该振动系统在频率为f2的驱动力作用下做受迫振动，系统的振动频率为 （ ）
A．f１
B．f2
C．f1+f2
D．(f１+f2)/2
5、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，而让振子自由上下振动，测得其频率为2 Hz，然后匀速转动摇把，转速为240 r/min，当振子振动稳定时，它们振动周期为( )
A、O.5 s
B、0.25 s
C、2 s
D、4 s
6．弹簧振子在振动过程中振幅逐
渐减小，这是由于( )
A振子开始振动时振幅太小
B在振动过程中要不断克服
图1.52 外界阻力做功，消耗能量
C动能和势能相互转化
D振子的机械能逐渐转化为内能
7．一根绷紧的绳上系住五个单摆如图9－7－1所示，原来五个摆均静止不动。今先使a开始摆动，发现其余四个摆也随之开始摆动，这时 （ ）
A．e的振动周期最大
B．d的振幅最大 C．b、c、d、e都做受迫振动D．c和b的振动频率相同
e
8.如图所示演示装置，一根张紧的水平绳上挂着四个单摆，让b摆摆动，其余各摆也摆动起来，可以发现（ ）
A.各摆摆动的周期均与b摆相同
B.a 摆摆动周期最短
C.c摆摆动周期最长
D.c摆振幅最大
9、在一根张紧的绳上挂着
四个单摆，甲丙摆长相等，
当甲摆摆动时 （ ）
A．乙摆与甲摆周期相同
B．丁摆频率最小
C．乙摆振幅最大
D．丙摆振幅最大
10．如图1.52所示，五个摆悬挂于同一根绷紧的水平绳上，A是摆球质量较大的摆，让它摆动后带动其他摆运动，下列结论正确的是
( )
A其他各摆的振动周期与A摆的相同 B其他各摆的振幅都相等
C其他各摆的振幅不同，E摆的振幅最大 D其他各摆的振动周期不同，D摆周期最大
11．A、B两上弹簧振子，A的
固有频率有f，B的固有频率为
4f。若它们均在频率为3f的驱
动力作用下作受迫振动．那么
[ ]
A．振子A的振幅较大，振动
的频率为f
B．振子B的振幅较大，振动的频率为3f
C．振子A的振幅较大，振动的频率为3f
D．振子B的振幅较大，振动的频率为4f
图9－7－2
12．两个弹簧振子，甲的固有频率是100Hz，乙的固有频率是400Hz，若它们均在频率是300Hz的驱动力作用下做受迫振动，则 [ ]
A．甲的振幅较大，振动频率是100Hz
B．乙的振幅较大，振动频率是300Hz
C．甲的振幅较大，振动频率是300Hz
D．乙的振幅较大，振动频率是400Hz
13．如图1所示，A球振动后，通过水平细绳迫使B、C振动，下面说法中正确的是 [ ]
A．只有A、C振动周期相等
B．A的振幅比B小
C．C的振幅比B的振幅大
D．A、B、C的振动周期相等
14．铁轨上每根钢轨长12m，若支持车厢的弹簧固有频率是2Hz，那么列车以多大速度行驶时，车厢振动最厉害 [ ]
A．6m/s B．12m/s
C．24m/s D．
48m/s
15．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