沪教版高中物理选修3-4 1.5受迫振动与共振_学案2

受迫振动与共振

【学习目标】
1.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，与振动物体的固有频率无关；知道共振现象产生的条件。
2.体验探究受迫振动和共振的过程。
3.了解物理学与社会生活的联系，进一步感受物理学的魅力。
【学习重点】
1．明确受迫振动是怎样的振动，它有什么样的特征；
2．明确产生共振的条件。
【学习难点】
比较固有频率、驱动力频率、受迫振动频率之间的关系；2．总结共振的条件。
【学习过程】
一、振动中的能量损失
1．无阻尼振动：
；
2．阻尼振动：
。
二、受迫振动
1．受迫振动：
。
2．固有频率：
。
3．固有频率、驱动力频率、受迫振动频率之间的关系：
。
三、共振及其产生的条件
1．共振：
。
2．通过共振现象的图像，总结出受迫振动的振幅A跟驱动力频率f之间的关系：

3．共振的条件：
。
【达标检测】
一、选择题(本题共10小题，有单个或多个选项，每小题7分，共70分)
1．如图1所示，弹簧振子以O为平衡位置，在B．C间振动，则 ( )
A．从B→O→C→O→B为一次全振动
B．从O→B→O→C→B为一次全振动
C．从C→O→B→O→C为一次全振动
D．OB的大小不一定等于OC
2．关于简谐运动的下述各物理量，说法正确的是( )
A．振幅是由平衡位置指向最大位移处的一个矢量
B．周期和频率的乘积为一常量
C．振幅越大，周期越长
D．振幅越小，频率越大
3．下列关于单摆的说法，正确的是 ( )
A．单摆摆球从平衡位置运动到正向最大位移处时的位移为A(A为振幅)，从正向最大位移处运动到平衡位置时的位移为－A
B．单摆摆球的回复力等于摆球所受的合外力
C．单摆摆球的回复力是摆球重力沿圆弧切线方向的分力
D．单摆摆球经过平衡位置时加速度为零
4．弹簧振子在光滑水平面上做简谐运动，在振子向平衡位置运动的过程 ( )
A．振子所受的回复力逐渐增大 B．振子的位移逐渐增大
C．振子的速度逐渐减小 D．振子的加速度逐渐减小
5．一质点做简谐运动时，其振动图象如图2所示。由图可知，在t1和t2时刻，质点运动的 ( )
A．位移相同 B．回复力相同
C．速度相同 D．加速度相同

6．一个水平方向做简谐运动的弹簧振子的振动周期是0.025 s，当振子从平衡位置
开始向右运动，在0.17 s时刻，振子的运动情况是 ( )
A．正在向左做减速运动 B．正在向右做加速运动
C．加速度正在减小 D．动能正在减小
7．如图3所示，质量相等的甲、乙两个物体分别做简谐运动时的图象，则 ( )
A．甲、乙物体的振幅分别是2 m和1 m
B．甲的振动频率比乙的大
C．前2 s内两物体的加速度均为负值
D．第2 s末甲的速度最大，乙的加速度最大
8．如图4所示，一轻弹簧与一物体组成弹簧振子，物体在同一条竖直线上的A．B间做简谐运动，O点为平衡位置，C为AO的中点，已知OC＝h，振子周期为T，某时刻物体恰好经过C点并向上运动，则从此时刻开始计时( )
A．t＝时刻，物体回到C点
B．Δt＝时间内，物体运动的路程为4h
C．t＝时刻，物体的振动位移为0
D．t＝时刻，物体的运动方向向下
9．将一单摆向左拉至水平标志线上，从静止释放，当摆球运动到最低点时，摆线碰到障碍物，摆球继续向右摆动。用频闪照相机拍到如图5所示的单摆运动过程的频闪照片，以下说法正确的是( )
A．摆线碰到障碍物前后的摆长之比为 9∶4
B．摆线碰到障碍物前后的摆长之比为3∶2
C．摆线经过最低点时，线速度不变，半径减小，摆线张力变大
D．摆线经过最低点时，角速度变大，半径减小，摆线张力不变
10．劲度系数为20 N/m的水平弹簧振子，它的振动图象如图6所示，则图象上的P点反映出此时刻 ( )
A．弹簧振子的运动方向沿x正方向
B．振子所受弹力为0.5 N，其方向沿x负向
C．由t＝0到图象上P点时刻振子所经过的路程为37．5 cm
D．由t＝0到图象上P点所示时刻的这段时间内，振子运动的位移为2．5 cm
二、非选择题
11．有两个同学利用假期分别去参观北大和南大的物理实验室，各自利用先进的DIS系统较准确地探究了“单摆的周期T与摆长L的关系”，他们通过校园网交换了实验数据，并由计算机绘制了T2L图象，如图7甲所示。去北大的同学所测实验结果对应的图线是________(选填“A”或“B”)。另外，在南大做探究的同学还利用计算机绘制了两种单摆的振动图象(如图乙)，由图可知，两单摆摆长之比＝________。

图7
12．一质点做简谐运动，其位移和时间的关系如图8所示。
（1）求t＝0.25×10－2 s时的位移；
（2）从t＝1．5×10－2 s到t＝2×10－2 s的振动过程中，质点的位移、速度如何变化？





图1

图2

图3

图4

图5

图6

图8