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人教版（2019）高中物理选择性必修第一册
第二章 机械振动
2.6 受迫振动 共振
授课人：扬帆起航
CONTENTS
01
振动中的能量损失
02
受迫振动
03
共振现象及其应用
04
目录
典型例题
01
振动中的能量损失
机械振动
“洗”是古代盥洗用的脸盆，多用青铜铸成，现代亦有许多仿制的工艺品。倒些清水在其中，用手掌慢慢摩擦盆耳，盆就会发出嗡嗡声，到一定节奏时还会溅起层层水花。这是为什么？
课堂引入
问题：
？
复习回顾
振动系统不受外力的作用在自身结构影响下的振动
固有振动：
固有周期(频率)：由自身结构所决定的周期T0(f0)
物体的振动周期与频率由振动物体本身性质决定的，与振幅无关。
如：弹簧振子：
单 摆：
【思考】：现实生活中是否存在简谐运动？
若振动过程中存在阻力，它的振幅又发生如何变化呢？
实际振动情况：
当系统受到阻力的作用时，我们说振动受到了阻尼。
（1）条件：受到阻力
（2）能量：机械能转化为内能
（3）图象：振幅逐渐减小
定义：振幅逐渐减小的振动，叫阻尼振动。
思考1：为什么做阻尼振动的物体，振幅 要越来越小呢？
思考2：用什么方法才能得到持续的振动呢？
一、阻尼振动
思考：阻尼振动中，由于存在阻力，振幅不断减小，故振动系统的机械能将不断减少，那么，振动系统的周期和频率也会发生变化吗？
振动周期与振幅无关，故阻尼振动中周期和频率不变！
T
T
T
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．振动过程中，机械能不守恒，频率不变
BD
例2.如图所示为单摆做阻尼振动时的振动图线，下列说法正确的是（ ）
A.摆球在A时刻的动能等于在B时刻的动能
B.摆球在A时刻的势能等于在B时刻的势能
C.摆球在A时刻的机械能等于在B时刻的机械能
D.摆球在后一时刻的动能总比前一时刻的动能小
B
02
受迫振动
机械振动
用周期性的外力作用于振动系统，补偿系统机械能的损耗，使系统持续地振动下去。
想一想：用什么办法才能得到持续的振动呢？
1.驱动力（又叫策动力）：
维持受迫振动的周期性外力
2.受迫振动：
物体在外界驱动力作用下的振动
二．受迫振动
受迫振动稳定后的频率跟什么有关呢
探究：受迫振动的频率
结论：
物体做受迫振动时，振动稳定后的频率等于驱动力的频率，跟物体的固有频率无关.
探究受迫振动的振幅
观察哪个摆球的振幅最大？
探究受迫振动的振幅
结论：
驱动力的频率等于振动物体的固有频率时，振幅最大；驱动力的频率跟固有频率相差越大，振幅越小。
结论1：
物体做受迫振动时，振动稳定后的频率等于驱动力的频率，跟物体的固有频率无关。
结论2：
驱动力的频率等于振动物体的固有频率时，振幅最大；
驱动力的频率跟固有频率相差越大，振幅越小。
03
共振现象及其应用
机械振动
1.定义：驱动力的频率f等于物体的固有频率f0时，受迫振动的振幅最大，这种现象叫做共振。
3.受迫振动的规律
f驱= f固时，振幅有最大值；
f驱与 f固差别越大时，振幅越小
横轴：表示驱动力的频率
纵轴：表示受迫振动的振幅
2.共振曲线
三．共振现象及其应用
声音的共鸣
——声音的共振现象
共鸣箱（音叉下面是空箱）
共鸣箱
生活中的共振
龙洗盆
利用共振：应使驱动力的频率接近或等于振动物体的固有频率；
防止共振：应使驱动力的频率与物体的固有频率不同，而且相差越大越好．
1940年，美国的全长860米的塔柯姆大桥在建成后的4个月就因风共振而倒塌.
现象一：唐朝的时候，洛阳某寺一僧人房间的一件乐器磬，经常莫名其妙的自动鸣响，这是什么物理原理呢？
现象二：登山队员在登山过程中不能大声说话，为什么？
现象三：各国都规定大队人马过桥，要便步通过，为什么？
古代的磬
思考与讨论
04
典 型 例 题
机械振动
例1、下列说法中正确的是（ ）
A、某物体做自由振动时，其振动频率与振幅无关
B、某物体做受迫振动时，其振动频率与固有频率无关
C、某物体发生共振时的频率就是其自由振动的频率
D、某物体发生共振时的振动就是无阻尼振动
ABC
随堂练习
例2、如图，表示两个单摆m、M悬挂到一根钢丝上，原来它们都静止，今使m偏离平衡位置一个小角度，释放后m做简谐运动的方向在垂直于纸面的竖直平面里，对M此后的运动情况，下列说法正确的是（　　）
A、M仍静止
B、M将做受迫振动，周期为
C、M将做受迫振动，周期为
D、M能发生共振
m
M
l
L
C
例3、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，它振动的周期为(　　)
A．0.5 s　　　　　　　　B．0.25 s
C．2 s D．4 s
B
例4. 如图所示，是一个单摆的共振曲线。
（1）若单摆所处的环境重力加速度g取9.8 m/s2，试求此摆的摆长？
（2）若将此单摆移到高山上，共振曲线的峰将怎样移动？
解析：（1）由题图图像可知，单摆的固有频率f 0.3Hz，由频率公式：，得：
（2）由 知，单摆移到高山上，重力加速度 g 减小，其固有频率减小，故共振曲线的峰向左移动
简谐运动、阻尼振动与受迫振动及共振的比较
简谐运动 阻尼振动 受迫振动
产生条件 不受阻力作用 受阻力作用 受阻力和驱动力作用
频率 固有频率 频率不变 驱动力频率
振幅 不变 减小 大小变化不确定
振动图像 形状不确定
实例 弹簧振子振动，单摆做小角度摆动 敲锣打鼓发出的声音越来越弱 扬声器纸盆振动发声、钟摆的摆动
共振
同受迫，且T驱=T固
f驱 = f固
大小变化不确定
形状不确定
共振筛、共振转速计等。
振动能量 机械能不变 机械能减少 由产生驱动力的物体提供
获得的能量最大
思维导图

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