人教版高中物理说课_外力作用下的振动
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。
外力作用下的振动课件
振动控制与利用
主动控制技术是指通过向系统提供反向振动来抵消原有振动的方法。这种技术需要使用传感器监测振动，然后计算机系统计算需要施加的反向振动，以完全抵消原有振动。主动控制技术能够有效地减小或消除有害振动，提高设备的稳定性和可靠性。
被动控制技术是指通过改变结构的振动特性来减小振动的技术。这种技术通常使用阻尼材料或结构来吸收或散射振动能量，从而达到减振的目的。被动控制技术具有成本低、易于实现等优点，因此在许多领域得到广泛应用。
为了减小机械设备的振动，需要进行减振设计。这包括改进设备结构、增加阻尼材料、优化设备安装等措施，以提高设备的稳定性和可靠性。
地震是建筑结构中最重要的振动源之一。地震产生的振动可能导致建筑结构的破坏和倒塌，因此建筑结构的抗震设计是至关重要的。
地震影响
风振也是建筑结构中常见的振动源。风力作用在建筑结构上产生的振动可能导致结构疲劳、损伤和舒适度问题。为了减小风振的影响，需要进行风洞试验和风振控制设计。
振动测试与实验
利用振动测试技术，对物体施加外力，通过测量和分析物体的振动响应，了解物体的动态特性和结构性能。
振动测试的基本原理
根据不同的分类标准，振动测试可分为多种类型，如按测试频率可分为低频、中频和高频测试；按测试对象可分为单点、多点和整体测试。
振动测试的分类
振动测试系统主要由激振器、传感器、信号调理器和数据采集与处理系统等组成，各部分相互协作完成振动测试。
风振影响
交通振动
交通工具如车辆、火车和飞机等产生的振动是环境工程中重要的振动源之一。交通振动可能导致地面塌陷、建筑物损伤和噪音污染等问题。
地震安全性评估
对于重要的建筑物和基础设施，需要进行地震安全性评估，以确保它们在地震中能够保持稳定和安全。评估内容包括地震危险性分析和结构抗震能力评估。
人教版高中物理选择性必修第一册《受迫振动共振》教案及教学反思
人教版高中物理选择性必修第一册《受迫振动共振》教案及教学反思一、教学目标1.知识与能力目标1.了解受迫振动、共振的概念；2.掌握共振频率的计算方法；3.能够分析共振的原理、机制及现象；4.培养学生运用物理原理解决实际问题的能力。
2.过程与方法目标1.能够引导学生自主探究、合作学习；2.能够利用图像分析法、实验模拟、问题导向等多种教学方法，培养学生的自学能力和创新能力；3.能够运用多种评价方式，全面评价学生的认识水平和能力水平。
二、教学内容1.受迫振动概念受迫振动指周期性外力作用下，物体在其自由振动的基础上进行的振动。
其周期为外力的周期，振幅由自由振动的振幅和外力的强弱决定。
2.共振现象当外力的周期与物体的自由振动周期相同，外力对物体的影响将得到最大化的体现，这种现象称为共振现象。
3.共振频率的计算方法共振频率计算公式为f = nf0，其中f是共振频率，f0是物体自由振动的固有频率，n为正整数。
4.共振的原理、机制及现象共振的原理是外力的周期与物体的自由振动周期相等。
其机制是外力对物体进行周期性加力使其振幅逐渐增大，直到达到最大振幅。
共振现象在很多领域都有广泛的应用，如振荡器、电磁波共振、共振吸收等。
三、教学方法1.合作探究法引导学生自主思考，自主探究，体验物理现象，拓宽知识面。
2.实验教学法通过实验，让学生切身感受受迫振动、共振的原理和现象。
同时，能够培养学生的观察能力、操作能力和实验设计能力。
3.图像分析法通过图像的分析计算，让学生了解共振频率的计算方法和共振现象的形成。
四、教学反思在授课过程中，我采用了多种教学方法，如合作探究法、实验教学法和图像分析法等，通过多种渠道讲解和体验，让学生深刻理解了受迫振动、共振的概念、原理、机制和现象。
同时，还培养了学生合作分析、实验设计等能力。
然而，教学过程中也存在不足之处。
首先，教学时间较紧，课堂内容较多，学生容易出现分散注意力的情况，影响了一些学生的学习效果。
外力作用下的振动 课件
D.振子在 A 时刻的机械能大于 B 时刻的机械能
思路分析:解答本题时应注意以下两点:(1)振幅的大小反映弹簧
振子的能量大小;(2)振子的势能与振子的位移大小有关。
解析:由于弹簧振子做阻尼振动,所以 A 时刻的机械能大于 B 时
刻的机械能,选项 C 错误,D 正确;由于振子的势能与振子的位移有关,
近或等于桶里水的固有频率时,水桶里的水就会发生共振,所以水的
动荡越来越厉害,直到溅出来。为了避免发生这种现象,就要使驱动
力的频率和水桶里的水的固有频率相差较多。
可行的办法:改变行走
的快慢或停止走动片刻,或在桶里放些漂浮物,增大阻尼,使振动系统
克服阻力做功,消耗些能量,也可有效减小水的振动幅度。
典题例解
振动是振幅不断减小的振动,机械能不断减小,振幅不断减小,选项 A、
C 正确;简谐运动是指不受任何阻力的运动,能量守恒,振幅不变,它
是无阻尼振动,但不能理解为无阻尼振动都是简谐运动,选项 D 错误。
答案:ABC
2.(多选)如图所示,一根水平张紧的绳子上系着五个单摆,摆长从左
3
至右依次为 2 、l、2、l、2l,若让 D 摆先摆动起来,周期为 T,稳定
越好。
(2)实例:部队过桥时用便步;火车过桥时减速;轮船航行时,改变
航向或航速。目的都是使驱动力的频率远离物体的固有频率。
预习交流 2
一洗衣机在正常工作时非常平稳,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,对这一现象讨论解释为什
么。
答案:洗衣机正常工作时,波轮运转频率大于它的固有频率,当切
固有周期等于驱动力的周期,满足发生共振的条件,B 摆发生共振,振
高二物理第十一章 机械振动 第4～5节人教实验版知识精讲
高二物理第十一章机械振动第4～5节人教实验版【本讲教育信息】一. 教学内容：第十一章机械振动第四节单摆第五节外力作用下的振动二. 重点、难点解析：1. 知道什么是单摆，了解单摆的构成。
2. 掌握单摆振动的特点，知道单摆回复力的成因，理解摆角很小时单摆的振动是简谐运动。
3. 知道单摆的周期跟什么因素有关，了解单摆的周期公式，并能用来进展有关的计算。
4. 知道用单摆可测定重力加速度。
5. 知道什么是阻尼振动；知道在什么情况下可以把实际发生的振动看作简谐运动。
6. 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。
7. 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。
8. 知道什么是共振以与发生共振的条件。
三. 知识内容：第一局部1. 单摆〔1〕定义：细线一端固定在悬点，另一端栓一个小球，悬挂小球的细线的伸缩和质量可以忽略，线长又比球的直径大得多，这样的装置叫单摆。
说明：单摆是实际摆的理想化模型线的伸缩和质量可以忽略──使摆线有一定的长度而无质量，质量全部集中在摆球上。
线长比球的直径大得多，可把摆球当作一个质点，此时悬线的长度就是摆长，实际单摆的摆长是从悬点到小球的球心。
单摆的运动忽略了空气阻力，实际的单摆在观察的时间内可以不考虑各种阻力。
〔2〕单摆的摆动①单摆的平衡位置当摆球静止在O点时，摆球受到重力G和悬线的拉力Ｆ＇作用，这两个力是平衡的。
O点就是单摆的平衡位置。
②单摆的摆动摆球沿着以平衡位置O 为中点的一段圆弧做往复运动，这就是单摆的振动。
2. 单摆做简谐运动〔1〕回复力：重力G 沿圆弧切线方向的分力G 1=mgsinθ是沿摆球运动方向的力，正是这个力提供了使摆球振动的回复力，也可以说成是摆球沿运动方向的合力提供了摆球摆动的回复力。
F=G 1=mgsinθ〔2〕单摆做简谐运动的推证在偏角很小时，sinθ≈Lx ，又回复力Ｆ=mgsinθ 所以单摆的回复力为mg F x L =- 〔期中x 表示摆球偏离平衡位置的位移，L 表示单摆的摆长，负号表示回复力F 与位移x 的方向相反〕对确定的单摆，m 、g 、L 都有确定的数值，Lmg 可以用一个常数表示。
人教版高中物理选择性必修第1册 第二章 第6节 受迫振动 共振
《墨子》中记载了战国时墨家运用 共振侦查敌情的事情：命令陶器匠烧制 坛子，大小能够容纳四十斗以上，用薄 牛皮裹紧坛口，放入井中，派听觉灵敏 的人伏在坛口听地上传来的声音。
我国古代在乐器上装上共鸣箱，将声音 放大，如战国时期流行的秦筝、其共振箱 是木制的长方形，上面张弦，“木声丝生 均其所自出”
1980年6月30日上午，澳大利亚新南 威尔士州北部西·罗克斯附近，就发生 过成群的巨头鲸冲上海滩的现象。人们 为保护这些珍贵动物，费尽九牛二虎之 力，企图把它们拖回海去。可这一切努 力都枉费心机，被拖回海里的鲸鱼，又 固执地冲回海滩。鲸鱼干燥的皮肤上出 现了血泡，鲜血不断从破裂处流出。多 数鲸鱼窒息而死。对这一系列奇怪的现 象，人们进行了各种各样的分析，最后 发现，原来罪魁祸首是次声波。
第6节动是振幅保持不变，称为等幅振动。然而现实中的物体振动因受 到空气阻力、摩擦力的作用，如果没有外加动力，振幅将逐渐减小，称为阻 尼振动。
如何让秋千持续振动？ 对系统施加周期性的外力，补充因阻力而损耗的机械能，这 个外力称为驱动力
受迫振动：物体在外界驱动力作用下的振动
实验
其中一个小球，其他小球也会受到周期性 的驱动力而摆动，观察小球摆动的幅度和 频率，试解析现象。并说说受迫振动中的 能量关系。
摆长相同的小球具有相同的固有周期，驱 动小球以自己的固有周期施加动力时，固 有频率相同的小球会发生共振，振幅达到 最大。这个过程中能量传递到其他小球。
共振的应用与防止
共振的应用
小结
1、阻尼振动：振幅越来越小的振动 2、受迫振动：系统在外界驱动力作用下的振动
3、系统做受迫振动时，振动稳定后的频率等于驱动力的频 率，跟系统的固有频率无关 4、驱动力的频率等于振动系统的固有频率时，受迫振动的 振幅增大，这种现象叫做共振。
人教版高中物理新教材选择性必修第一册第15章-机械振动-教案
(
3)用停表计时时,一般选择平衡位置作
为计数点,较为准确.
机械振动 第十五章
15.
6 受迫振动 共振
一 阻尼振动
1.固有振动和固有频率
(
2)特点:受迫振动的频率等于驱动力的
频率,跟系统的固有频率无关.
2.共振
(
1)现象:当驱动力的频率等于系统的固
t)轴,根据小
球各个时刻的位移可得到弹 簧 振 子 的 x -t
图像,即振动图像.例如下图.
(
2)运动学特征:简谐运动中物体的位移
随时间按照正弦规律变化,物体受力时刻发
生着变化,因此它不是匀变速运动,是变力作
用下的变加速运动.
15.
2 简谐运动的描述
点 O 及 从 点 O 到 点 M 所 需 时 间 相 等,为
0.
3s-0.
2s
1
=
s,故 周 期 为 T =
3
30
16
1
53s.
s= s≈0.
0.
5+
30
30
【变式1】如图,一轻弹簧一端固定,另一
端连接一物块构成弹簧振子,该物块是由a、
b
两个小物块粘在一起组成的.物块在光滑水
平面上左右振动,振幅为 A0,周期为 T0.当物
【例2】(
2021 河北卷)如图,一弹簧振子
二 简谐运动的图像
1.简谐运动的图像
沿x 轴做简谐运动,振子零时刻向右经过 A
点,
2s后第一次到达 B 点,已知振子经过 A、
2s内经过的路程
B 两点时的速度大小相等,
为0.
4 m.该弹簧振子的周期为
振幅为
2021-2022高二物理人教版选修3-4学案：第十一章 5 外力作用下的振动 Word版含答案
学案5外力作用下的振动[目标定位] 1.知道什么是阻尼振动和无阻尼振动，并能从能量的观点赐予说明.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.知道共振以及发生共振的条件，知道共振的应用和防止的实例．一、阻尼振动[问题设计]在争辩弹簧振子和单摆振动时，我们强调忽视阻力的影响，它们做的振动都属于简谐运动．而实际上，在试验室中让一个弹簧振子振动起来，经过一段时间它将停止振动，你知道是什么缘由造成的吗？答案阻力阻碍了振子的运动，使机械能转化为内能．[要点提炼]1．固有振动假如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(1)系统受到摩擦力或其他阻力的作用时，我们说振动受到了阻尼．系统克服阻尼的作用要消耗机械能，因而振幅减小，最终停下来，阻尼振动的图象如图1所示．图1(2)阻尼振动的振幅不断减小，系统的机械能不断削减，但阻尼振动的频率不变，其频率为固有频率，由系统本身打算．例如：用力敲锣，由于锣受到空气的阻尼作用，振幅越来越小，锣声减弱，但音调不变．二、受迫振动[问题设计]如图2所示，当弹簧振子自由振动时，振子就会渐渐地停下来，怎样才能使振子能够持续振动下去？图2答案有周期性外力作用于弹簧振子．[要点提炼]1．受迫振动加在振动系统上的周期性的外力，叫做驱动力．系统在驱动力作用下的振动叫做受迫振动．2．受迫振动的周期和频率做受迫振动的物体振动稳定后，其振动频率等于驱动力的频率，跟系统的固有频率无关(填“有关”或“无关”)．三、共振[问题设计]你知道部队过桥时为什么要便步走吗？答案防止共振现象发生．[要点提炼]1．共振的条件驱动力的频率与系统的固有频率相等，即f驱＝f固．2．共振曲线如图3所示，共振曲线的横坐标为驱动力的频率，纵坐标为受迫振动系统的振幅．当驱动力的频率与系统的固有频率相等时，受迫振动的振幅最大．图33．共振的利用与防止(1)利用：在应用共振时，使驱动力频率接近或等于振动系统的固有频率．如：共振筛、荡秋千、共振转速计等．(2)防止：在防止共振时，使驱动力的频率与系统的固有频率相差越大越好．如：部队过桥应便步走、火车过桥要减速等．4．固有振动、受迫振动和共振的比较振动类型比较项目固有振动受迫振动共振受力状况仅受回复力周期性驱动力作用周期性驱动力作用振动周期或频率由系统本身性质打算，即固有周期或固有频率由驱动力的周期或频率打算，即T＝T驱或f＝f驱T驱＝T固或f驱＝f固振动能量振动物体的机械能不变(或守恒)由产生驱动力的物体供应振动物体获得的能量最大常见例子弹簧振子或单摆机器运转时底座发生的振动共振筛、声音的共鸣等一、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．在振动过程中，机械能不守恒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二、对受迫振动的理解例2如图4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9 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状况是()图4A．甲的振幅较大，且振动频率为18 HzB．甲的振幅较大，且振动频率为9 HzC．乙的振幅较大，且振动频率为9 HzD．乙的振幅较大，且振动频率为72 Hz解析依据受迫振动发生共振的条件可知甲的振幅较大，由于甲的固有频率等于驱动力的频率，做受迫振动的物体的频率等于驱动力的频率，所以B选项正确．答案B三、对共振的理解例3如图5所示的演示装置，一根张紧的水平绳上挂着五个单摆，其中A、E摆长相同，先使A摇摆，其余各摆也随着摇摆起来，可以发觉振动稳定后()图5A．各摆的固有周期均相同B．各摆振动的周期均与A摆相同C．C摆振幅最大D．B摆振动周期最小解析单摆的固有周期由摆长打算，故除A、E固有周期相同外，其他摆的固有周期都不相同，A错；A摇摆后，通过水平绳对四周的B、C、D、E四个单摆供应周期性的驱动力，四摆都在同一驱动力作用下运动，故它们的振动周期均与A摆的固有周期相同，B对，D错；其中E摆发生共振现象，振幅最大，C错．答案B例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6所示，则()图6A．此单摆的固有周期约为0.5 sB．此单摆的摆长约为1 mC．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＝1f＝2 s，选项A错；由单摆周期公式T＝2πlg，可求得单摆摆长为l＝gT24π2≈1 m，选项B对；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．答案B。
人教版高中物理选择性必修第一册精品课件 第二章 机械振动-6 受迫振动 共振
[解析] 用双手摩擦盆耳，起初频率非常低，逐渐提高摩擦频率，当摩擦频率等于水的
固有频率时，会发生共振现象，则嗡嗡声是因为共振现象，此时溅起的水花振幅最大，
即能溅起水花的摩擦节奏与盆有关。故选D。
不积跬步，无以至千里； 不积小流，无以成江海！
要点深化·提能力
纵轴：受迫振动的振幅；横轴：驱动力频率
两坐标轴 的意义
表示固有频率
_
______________________________
曲线形状
数值对称 共振曲线上除峰值外，其他某一振幅都对应两个驱动力频率
结论
B
方法技巧 在解决有关共振的实际问题时，要抽象出受迫振动这一物理模型，弄清驱动 力频率和固有频率，然后利用共振的条件进行求解。
由系统自身的性质决定。我们把这种振动称为固__有____振动，其振动频率称为固__有____频率。
2.阻尼振动
振动系统受到_外__力___的阻碍作用，振幅（阻尼越大，振幅减小得越快）随时间逐渐减
.
.
小的振动称为阻尼振动（能量也逐渐减小）。
.
.
3.受迫振动：系统在_驱__动__力___作用下的振动。
4.振动系统能量衰减的两种方式 （1）振动系统受到_摩__擦___阻力的作用，机械能逐渐转化为_内__能___。 （2）振动系统引起邻近介质中各_质__点___的振动，能量向外辐射出去从而自身机械能减少。
特点。 的振动特点，应用振动规律解
3.知道什么是共振现象，掌握产生共振的条件，知道 释与解决相关问题。
常见的共振的应用和危害。
01
要点一 简谐运动、阻尼振动、受迫振 动的比较
知识必备·固基础
1.固有振动与固有频率
弹簧振子与单摆在没有外力干预的情况下做_简__谐___运动，周期或频率与振幅无__关____，仅
11-5 外力作用下的振动
(2010· 三明市五校联考)如图所示，一根张紧的绳上挂几 个摆，其中A、E摆长相等，先让A摆振动起来，其他各摆也 随着振动起来，下列说法中正确的是( )
第十一章
第五节
成才之路 ·物理 ·人教版 · 必修3-4
A．其他各摆振动周期跟A摆相同 B．其他各摆振动振幅大小相等 C．其他各摆振动振幅大小不等，E摆振幅最大 D．其他各摆振动周期大小不同，D摆周期最大
第十一章
第五节
成才之路 ·物理 ·人教版 · 必修3-4
课后强化作业（点此链接）
第十一章
第五节
答案：不变。周期与振幅无关
第十一章
第五节
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二、共振及其条件的理解 1．共振的定义：物体做受迫振动时，当驱动力的频率 等于系统的固有频率时，振动的振幅最大，这种现象叫共 振。 2．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。
第十一章
第五节
第十一章
第五节
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3．对阻尼振动的理解 (1)阻尼振动振幅减小的快慢跟所受阻尼的大小有关。阻 尼越大， 振幅减小得越快。 (2)阻尼振动若在一段不太长的时间内振幅没有明显的减 小，可以把它当做 简谐运动 来处理。
第十一章
第五节
成才之路 ·物理 ·人教版 · 必修3-4
第十一章
第五节
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特别提醒： ①受迫振动的振幅与驱动力频率有关。 ②受迫振动的振幅可以不变，但受迫振动的机械能是不 守恒的。 ③共振是物体做受迫振动时的一种特殊现象。 共振有 利时尽量让f接近f0，有害时尽量让f远离f0。
第十一章