高一物理共振现象
高中物理共振题解析
高中物理共振题解析共振是物理学中一个重要的概念，涉及到许多实际应用。
在高中物理中，共振也是一个常见的考点。
本文将通过具体的例题，分析共振的相关知识点，并给出解题技巧和指导性建议，帮助高中学生更好地理解和应用共振概念。
一、共振的基本概念共振是指在一个物体受到外力作用时，如果外力的频率与物体的固有频率相等或者非常接近，就会出现共振现象。
共振时，物体的振幅会显著增大，甚至达到最大值。
共振的条件是外力频率与物体固有频率相等或者非常接近，而共振的效果则取决于物体的阻尼情况。
二、共振的应用共振现象在生活中有许多应用，例如音乐中的共鸣、桥梁的共振、电子设备中的谐振电路等。
下面通过具体的例题来说明这些应用。
例题一：一根细长的玻璃管，两端开口，管内装有水。
当用手指轻敲管壁时，会发出声音。
当管内的水位上升或下降时，声音的音调会发生变化。
请解释这一现象。
解析：这个现象可以通过共振的概念来解释。
当用手指轻敲管壁时，产生的声波在玻璃管内来回反射，并与管内的空气发生共振。
当水位上升或下降时，管内的空气柱长度发生变化，从而改变了管内空气的固有频率。
当固有频率与敲击频率相等或者非常接近时，就会出现共振现象，声音的音调会发生变化。
例题二：某桥梁在特定的风速下会发生共振，导致桥梁振幅增大，甚至崩塌。
请解释这一现象。
解析：这个现象可以通过共振的概念和桥梁的固有频率来解释。
当风速与桥梁的固有频率相等或者非常接近时，风的作用力会与桥梁的固有振动频率相匹配，导致共振现象。
由于共振时桥梁的振幅会显著增大，如果没有采取有效的措施来抑制共振，就会导致桥梁的振幅越来越大，最终崩塌。
例题三：在电子设备中，谐振电路常用于产生特定频率的信号。
请解释谐振电路的工作原理。
解析：谐振电路是一种特殊的电路，它由电感和电容组成。
当电感和电容的参数选择合适时，电路的固有频率与所需信号频率相等或者非常接近，就会发生共振现象。
在共振状态下，电路的振幅会显著增大，从而产生特定频率的信号。
43. 高中物理中的共振现象如何理解？
43. 高中物理中的共振现象如何理解？一、关键信息1、共振现象的定义2、共振产生的条件3、常见的共振现象实例4、共振现象在生活和科技中的应用5、共振现象的危害及预防6、共振现象相关的物理公式和原理二、共振现象的定义11 共振是指一个物理系统在特定频率下，以最大振幅做振动的情形。
111 此特定频率被称为共振频率。
112 当驱动力的频率与系统的固有频率相同时，系统的振动幅度会显著增大。
三、共振产生的条件21 系统具有固有频率。
211 固有频率取决于系统的质量、弹性等因素。
212 不同的物理系统具有不同的固有频率。
22 驱动力的频率与固有频率相等。
221 驱动力是外界施加给系统的周期性作用。
222 只有当驱动力的频率与固有频率精准匹配时，才会发生共振。
四、常见的共振现象实例31 秋千的摆动。
311 当推动秋千的频率与秋千自身的摆动频率一致时，秋千的摆动幅度会越来越大。
312 人们可以通过调整推动的节奏来实现共振，让秋千达到较高的振幅。
32 乐器的发声。
321 例如吉他、小提琴等弦乐器，弦的振动频率与共鸣箱的固有频率相匹配时，声音会被放大且更加悦耳。
322 管乐器中，空气柱的振动频率与乐器的设计结构所决定的固有频率相符时，产生强烈而清晰的声音。
33 桥梁的共振。
331 在特定的风力或人群行走节奏下，桥梁可能发生共振。
332 若振幅过大，可能会对桥梁结构造成损害，甚至导致坍塌。
五、共振现象在生活和科技中的应用41 收音机的调谐。
411 通过改变电路的参数，使接收电路的固有频率与要接收的无线电波的频率相同，从而实现选台接收。
412 这种调谐机制使得我们能够准确地接收到所需的广播信号。
42 核磁共振成像（MRI）。
421 利用特定频率的电磁波与人体组织中氢原子的共振现象，获取身体内部的结构和信息。
422 为医学诊断提供了精确且非侵入性的方法。
43 超声清洗。
431 利用超声振动的频率与清洗槽中液体和污垢的固有频率匹配，产生强烈的振动和空化作用，去除污垢。
高一物理计划实验研究声音的共振现象
高一物理计划实验研究声音的共振现象声音是我们日常生活中不可或缺的一部分，它通过空气传播并能够引起物体的振动。
而在物理学中，声音的共振现象是一个重要的研究领域。
本文将介绍高一物理计划实验，以研究声音的共振现象为主题。
实验目的：研究声音的共振现象及其影响因素，进一步了解声音传播以及共振的原理。
实验材料与器材：1. 一个空气密封的共振管2. 一支弹性绳3. 一个频率调谐器4. 一个音叉5. 一个振动发生器6. 一个录音仪实验步骤：1. 首先，搭建一个空气密封的共振管实验装置。
将共振管固定在台架上，并使用频率调谐器调整管的长度。
2. 准备一个音叉和一个振动发生器。
将振动发生器固定在一端，并将音叉放在共振管的另一端。
3. 打开振动发生器，并逐渐调整频率，直到共振管产生共振，发出清晰而响亮的声音。
4. 使用录音仪记录共振声音的频率和强度。
5. 重复实验步骤3和实验步骤4，以调整频率和长度，观察共振声音的变化。
实验结果与分析：通过实验，我们记录了不同频率下共振声音的变化。
实验结果显示，当共振管的长度与声音波长匹配时，共振现象发生。
此时，声音波长与共振管的长度成整数倍关系，使得声波在管内来回传播时，波峰与波谷正好对应，增强了声音的振幅。
同时，我们还观察到共振声音的频率与共振管长度成反比关系。
当共振管长度增加时，频率降低；反之，当共振管长度减小时，频率增加。
这验证了共振现象与共振管长度的关系。
进一步探索：除了共振管实验，我们可以通过其他实验方法来研究声音的共振现象。
例如，可以使用弹性绳，将其固定在两端，并通过不同频率的振动波源引起共振。
然后，观察共振波的现象，并记录相应的频率和振幅变化。
结论：通过实验观察和分析，我们得出了以下结论：1. 声音的共振现象是指当声波的频率与共振物体的固有频率匹配时，共振现象发生，增强了声音的振幅。
2. 共振现象与共振物体的长度或固有频率有关。
长度或频率的变化会影响共振声音的频率和强度。
物理学中的共振现象及其产生条件
物理学中的共振现象及其产生条件共振现象是物理学中一个非常有趣且重要的概念，它描述的是某个系统在受到周期性外力作用时，系统振动的幅度随着外力的频率接近系统的固有频率而迅速增大的现象。
在本篇文章中，我们将详细探讨共振现象的定义、产生条件及其在物理学中的应用。
1. 共振现象的定义共振现象，顾名思义，指的是系统在受到周期性外力作用时，其振动幅度不断增大的现象。
具体来说，当外力的频率与系统的固有频率相等或成一定比例时，系统振动幅度会急剧增大，这种现象就称为共振。
2. 共振现象的产生条件共振现象的产生需要满足以下三个基本条件：(1) 周期性外力共振现象的发生必须要有周期性外力的作用。
周期性外力是指力的大小、方向随时间按照一定规律变化的力。
这种力可以来源于多种物理现象，如机械振动、电磁场、声波等。
(2) 系统的固有频率系统的固有频率是指系统自由振动的频率，即在没有外力作用时，系统自然振动的频率。
每个物理系统都有其固有频率，且固有频率是固定的。
(3) 外力频率与固有频率的接近程度当外力的频率与系统的固有频率相等或成一定比例时，共振现象会发生。
这种接近程度可以用共振频率来描述，共振频率是指使系统振动幅度达到最大的外力频率。
3. 共振现象的物理意义与应用共振现象在物理学中具有广泛的应用，它不仅为我们提供了深入了解自然界中许多现象的途径，还在工程技术和日常生活中有着重要的实际意义。
(1) 物理意义共振现象揭示了物理系统对外力频率的敏感性。
当外力的频率与系统的固有频率相同时，系统振动的能量迅速累积，导致振动幅度增大。
这种现象可以帮助我们了解和分析各种物理现象的本质和规律。
共振现象在许多领域都有重要的应用，如：•振动分析与控制：工程结构在受到外部振动影响时，可能会导致结构损坏。
通过研究共振现象，可以对结构进行振动分析与控制，确保工程安全。
•声学：音箱、乐器等声学设备的设计与制造中，共振现象是关键因素。
通过优化设计，可以提高设备的声音质量和音效。
《高一物理共振》课件
共振的物理原理
共振的能量传输机制
探索共振现象中能量传输的机制， 解释为何共振能够增强系统的能量 响应。
共振的振幅增强机制
共振的能量损失机制
讨论共振现象中振幅增强的原理，
探究共振现象中能量损失的原因和
揭示共振如何使系统振动更加明显。 机制，以及如何减少能量损失。
共振现象的应用
1
共振在声学中的应用
探索共振在声学领域的应用，如共振管、共振峡谷等。
2
共振在电学中的应用
介绍共振在电路中的应用，如共振电路和谐振器。
3
共振在机械学中的应用
剖析共振在机械学中的应用，如共振发生器和共振幅器。共振的控制与制约
1 共振的危害与防止
分析共振现象可能带来的危害，以及如何预防与控制共振。
2 共振的研究与发展趋势
展望共振研究的未来发展方向，以及对技术和工程的影响。
总结
通过本课程，学生将深入了解共振现象的本质原理、具体特征和广泛应用，进一步提升物理学的理解力和应用能力。
《高一物理共振》PPT课件
PPT课件大纲，深入剖析共振现象的原理、特征与应用，帮助学生加深对物理 学的理解与应用能力。
理解共振
共振的概念与定义
介绍共振的基本概念和定义，帮助学生建立起对共振现象的初步认识。
共振的基本特征与条件
探讨共振现象的基本特征以及发生共振的条件，让学生了解共振现象的特殊性。
共振的分类与实例
物理学中的共振现象与共振频率
物理学中的共振现象与共振频率物理学是研究自然界万物运动规律的科学，而共振现象是物理学中一种重要的现象。
共振现象指的是当一个物体受到与其固有振动频率相同或相近的外力作用时，该物体会产生共振现象，这种共振现象会使物体振幅增大，甚至发生破坏。
而共振频率则是指使物体发生共振的特定频率。
在本文中，我们将重点介绍物理学中的共振现象与共振频率。
一、共振现象的表现形式共振现象可以在各种物体和系统中出现，如弦乐器、电路、机械振动系统等。
其中，弦乐器中的共振现象是最为常见的。
当手指按下一个特定的位置，使得琴弦的长度与音频频率形成共振时，琴弦将会发出明亮的声音。
这就是共振现象在弦乐器中的表现形式。
在电路中，共振现象也是一种常见的现象。
通过调整电容和电感的数值，使其与交流电源的频率相同或相近，电路中的电流将会出现共振现象，电压和电流的幅值将会增大，这种现象被称为电路的共振。
而在机械振动系统中，共振现象可以导致系统的破坏。
例如，当桥梁或建筑受到外力作用时，如果外力频率与桥梁或建筑的固有振动频率相同或相近，就会发生共振现象，导致结构失稳，甚至崩塌。
二、共振频率的影响因素共振频率是使物体发生共振的关键因素，它与物体的固有属性和外力频率有关。
共振频率的计算可以通过物体的固有振动频率来确定，而固有振动频率与物体的弹性常数、质量和几何形状有关。
在弦乐器中，共振频率取决于琴弦的长度、材料和张力等因素。
改变这些因素中的任何一个，都将导致共振频率的变化。
例如，当手指按下琴弦的不同位置时，琴弦的有效长度将发生变化，从而影响共振频率。
同时，改变琴弦的张力也会改变共振频率。
在电路中，共振频率取决于电容和电感的数值。
调整它们的数值，可以改变电路的共振频率。
通常，在电感和电容相等时，电路的共振频率最低。
在机械振动系统中，共振频率由物体的固有振动频率决定。
与弦乐器和电路不同的是，机械振动系统的共振频率更多地取决于物体的几何形状和材料，而与张力关系较小。
共振现象原理及应用
共振现象原理及应用共振现象是指在外界作用下，系统的振动响应达到最大的现象。
其原理主要涉及系统的固有频率、振幅和阻尼等关键因素。
共振现象在各个领域都有广泛的应用，如物理学、工程学、生物学等。
下面将从原理和应用两方面进行详细介绍。
一、原理：1. 固有频率：共振现象的基础是系统的固有频率。
系统固有频率是指在没有外界干扰下，系统自由振动的频率。
当外界作用频率与系统的固有频率匹配时，系统会发生共振现象。
2. 振幅：共振现象的明显特点是振幅增大。
当外界作用频率与系统的固有频率匹配时，由于能量输入与损耗相平衡，系统振幅不断变大。
3. 阻尼：阻尼是影响共振现象的重要因素。
有阻尼时，系统振幅的增长速度会受到阻尼的影响，并且随着阻尼的增加，共振效应逐渐减弱。
4. 能量传递：共振现象涉及能量的传递。
外界作用频率与系统固有频率匹配时，能量会以最高效率传递给系统，从而使系统振幅不断增大。
二、应用：1. 物理学应用：(1) 光学：共振现象在光学中有重要应用，如衍射格点、光纤共振器等。
其中，衍射格点可以通过改变物体的结构或尺寸来改变物体对特定波长的反射性能，是光学共振的基本原理之一。
(2) 声学：共振现象在声学领域中有广泛应用，如乐器的共鸣箱、声纳设备、共振腔等。
共振现象使得声波能够集中能量并传播得更远。
(3) 电子学：共振现象在电子电路中也有应用，如电子滤波器、放大器等。
共振电路可以选择性地放大或滤除特定频率的信号。
2. 工程学应用：(1) 振动控制：共振现象在工程振动控制中常使用，通过调节工程结构的固有频率或改变外界激励频率，可以减小或避免共振引发的破坏性振动。
(2) 能量传输：共振现象有助于能量传输的增强。
如利用声学共振现象，可以实现超声波清洗器、超声波焊接等工艺。
(3) 结构识别：共振现象可以被用于结构的识别和检测。
通过观察系统的共振频率和振幅变化，可以判断结构的完整性和损伤情况。
3. 生物学应用：(1) 医学成像：共振现象被广泛应用于医学成像技术中，如核磁共振成像（MRI）。
【高中物理】高中物理知识点：共振
【高中物理】高中物理知识点：共振共振：1.定义：当驱动力的频率等于振动系统的固有频率时，振动物体的振幅最大。
这种现象被称为共振。
2、共振的条件：驱动力的频率等于振动系统的固有频率。
3.共振曲线：受迫振动振幅A与驱动频率f、f的关系固表示当f=f时对象的自然频率固此时，振幅最大。
4、共振的防止和利用：① 共振的利用：使驱动力的频率接近系统的固有频率，直到它等于振动系统的固有频率。
如：转速计、共振屏；②共振的防止：使驱动力的频率远离振动系统的固有频率。
5.功和能量：当发生共振时，驱动力总是对振动系统做正功，并总是向系统输入能量，使系统的机械能逐渐增加，振动物体的振幅增加。
当驱动力对系统所做的功等于摩擦力所做的功和介质阻力所做的功之和时，振动系统的机械能和振幅不会增加6、共鸣：共鸣――声音的共振现象两个具有相同振动频率的声源。
当一个声源振动时，产生的声波会通过介质（空气）传播到另一个声源，使另一个声源在周期性驱动力的作用下振动，从而发出声音。
这种现象被称为共振相关高中物理知识点：受迫振动强迫振动：1.概念:振动系统在周期性的外力(驱动力)作用下的振动叫做受迫振动2.频率：如果振动系统不受外力作用，此时的振动叫做固有振动，其振动的频率称为固有频率当物体被迫振动时，振动稳定后的频率等于驱动力的频率，该频率与系统的固有频率无关3.振幅:直观地反映物体做受迫振动的振幅a与驱动力频率f的关系，即当驱动力的频率f偏离固有频率f较大时，受迫振动的振幅a较小；当驱动力的频率，等于固有频率f时，受迫振动的振幅a最大4.能量：受迫振动不是系统内部动能和势能的转化，而是随时与外界进行能量交换，系统的机械能也随时发生变化。
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第六章C共振现象
一、教学目标
1.知识和技能领域：
1）知道阻尼振动、受迫振动；
2）知道共振现象和共振的条件。
2.方法和过程领域：
1）感受对物理现象进行观察、分析和归纳的过程。
3.情感、态度、价值观领域：
1）激发学习物理的兴趣，培养学生求知和探究进取的精神；2）增强理论联系实际的自觉性。
二、教学重点
共振现象及共振产生的条件
三、教学难点
共振现象及共振产生的条件
四、教学准备
弹簧振子
五、教学设计思路及教学流程
情景引入
↓↓
演示实验：
固有振动，受迫振动
↓
阻尼振动、受迫振动
固有振动与固有频率
↓
自主活动：
观察共振现象
↓
共振现象
共振产生的条件
↓
STS
微波炉加热原理
六、教学过程
引入：
历史上曾发生这几件事，第一件事发生在拿破仑率领法导入侵西班牙时，有一支部队从铁链悬桥上经过时，土兵门跨着整齐而有力的步伐，突然轰隆一声响，桥的一头跌入了大河，把所有的土兵和军官都抛进了水里。
还有一件事发生的俄国圣彼得堡，一只部队在经过丰坦卡河上的大桥时，也是跨着有节奏的步伐，同样发生了桥坠人之的事件。
教材P128，1940年，美国的全长860m的塔柯姆大桥因大风引起的振动而塌毁 [图 6-13(a)]，尽管当时的风速还不到设计风速限值的1/3。
[图 6-13(a)] [ 图 6- 13(b)] 上世纪中叶，法国昂热市附近一座长102m的桥，因一队士兵在桥上齐步走，引起桥梁坍塌，死亡226人。
持续发出的某种频率的声音会使玻璃杯破碎 [ 图 6- 13(b)] 。
这是什么原因呢？
认识物理是我们解释、利用和改造自然的工具，激发学习物理知识的热情和兴趣，产生好奇心，激起求知欲。
新课：
一.教材P128“大家谈”（学生讨论）
1. 重新观察实际弹簧振子的振动过程，发现有什么现象？
弹簧振子在阻力作用下振幅越来越小.
2. 简谐运动是理想情况还是实际情况？为什么？
简谐振动是理想情况，因为不受阻力的振动是不存在的.
3. 很多情况虽有阻力存在，但振子振动的振幅仍可保持不变，这是为什么？
在外力作用下振子的能量不断得到补充，振子振幅就不变了.
阻尼振动：振幅不断减小的振动
无阻尼振动：振幅不变的振动
二.教材P128：探索研究“
1. 演示先让弹簧下面悬挂的重物作自由振动，记录它的振
动频率（或周期）；然后转动摇把，观察振子的振动频率。
注意这
两个频率的不同，前一个振动是由弹簧振子本身的性质决定，后一
振动由外来驱动力决定。
演示，引导学生观察两种振动情况。
固有振动：有物体本身结构和特征决定的振动.
固有频率：固有振动的频率.
受迫振动：有外力驱动下的振动，其频率等于驱动里频率与固有频率无关.
（学生讨论）举出几个固有振动和受迫振动的实例。
2.演示以不同转速转动装置的摇把，你观察到什么现象？当摇把的转动频率（驱动力频率）接近弹簧振子的固有频率时，振子的振幅逐渐_ 增大_____ ；当驱动力频率等于固有频率时，振子的振幅_ 最大_____ ，这种现象就称为共振。
，引导学生观察不同驱动力频率下弹簧振子的振幅情况.
共振：①条件：驱动力频率与物体固有频率接近或相等时.
②现象：物体振幅剧可增大
培养学生联系实际，善于观察，勤于思考。
科学推理、联系实际、勇于创新的科学精神。
三.讨论为什么桥梁倒塌：
桥梁有自己的固有振动的频率，当一大队人迈着整齐的步伐过桥，脚步产生的周期性作用力也有一定的频率，如果这个作用力的频率接近（或等于）桥的固有频率时，就会发生共振。
共振的结果是桥的震动越来越强，到最后超过了桥的承受能力时，桥梁就倒塌
提问：应该怎么样过桥？
答：军队过桥时不能还着整齐步伐，这样就不会产生周期性作用力，就不会使桥产生共振.
培养学生联系实际，勤于思考，科学推理，勇于创新的科学精神和自主学习的能力。
四.教材P129“自主活动”
用两个固有频率完全相同的音叉做如图 6-15 所示实验，观察所发生的现象，说明原因。
图 6-15
示例：如图 6-16 所示，在一块木板上安装几片由同样材料制成的厚度和宽度相同但长度不同的塑料片。
木板上还装有一只转速可调、带有偏心装置的电动机。
当电动机以不同速度转动时，电动机会引起木板振动。
说明观察到的现象，并作出解释。
分析：本实验研究共振现象，电动机提供驱动力，塑料片在此驱动力作用下，做受过振动。
观察的重点是不同长度塑料片的振幅与电动机的转速的关系。
电动机的转速变化就是驱动力频率的变化。
解答：当电动机转动时，塑料片均发生振动；电动机转速达到某值时，其中一片塑料片会发生剧烈振动，振幅达到最大；当电动机
的转速由零逐渐增大时，塑料片会按从长到短的顺序相
继地发生剧烈振动。
当电动机产生的驱动力的频率远离塑料片的固有频
率时，塑料片振动的振幅很小；当驱动力的频率与某一
塑料片的固有频率接近或相等时，该塑料片就会发生共振，它的振幅将会迅速增大到非常可观的程度。
图 6-16 对于由同样材料制成的、厚度和宽度相同但长度不同的塑料片来说，塑料片
的固有频率仅与长度有关，长度愈短，固有频率愈高（这可通过直接观察或通过DIS 实验测量验证）。
因此，当电动机的转速由零逐渐增大时，最长的塑料片先发生共振，然后长度较短些的塑料片发生共振……以此类推。
于是我们就可观察到这些塑料片相继地发生共振的现象。
五.“STS”微波炉加热原理
食物中水分子的振动频率约为2500MHz ，具有大致相同频率的电磁波称为“微波”。
微波炉加热食品时，炉内产生很强的振荡电磁场，使食物中的水分子作受迫振动，发生共振，将电磁辐射能转化为内能，从而使食物的温度迅速升高。
微波加热是对物体内部的整体加热，极大地提高了加热效率，完全改变了人类加热物体的方式。
认识到物理规律在现实生活中的利用，认识物理是我们解释、利用和改造自然的工具，激发学习物理知识的热情和为祖国繁荣昌盛刻苦学习的目的。
六. 回家作业：
教材P130 阅读“拓展联想”；
教材P131～132 “训练与应用”。