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人教版 高中物理 选择性必修 第一册
第二章机械振动
第6节 受迫振动 共振
学习目标
1、通过观察实际生活中的机械振动的特点，得出阻尼振动的概念，通过实验得出阻力大小与振动的关系。
2、通过实验得出受迫振动的概念，并能够通过实验探究得出受迫振动的频率和振幅的决定因素及特点。
3、通过实验得到共振的概念，能用共振原理解释实验现象，并通过实例体会共振的防止与应用，能用辩证的观点认识共振现象。
【环节一】阻尼振动
1.固有振动：没有外力干预下的振动称为固有振动。
2.固有频率：固有振动的频率仅由系统自身的性质决定，称为固有频率。
演示实验一：
观察弹簧振子和单摆的运动。
它们的振幅如何变化？
3.阻尼振动：振幅随时间逐渐减小的振动称为阻尼振动。

（1）请画出阻尼振动的图像
阻尼振动的图像
实验一：
探究阻力大小对振动的影响，这里有弹簧振子和一瓶水，请自主设计实验步骤并操作，注意观察实验现象，得出实验结论。
实验结论：振动系统受到的阻尼越大，振幅减小得越快，阻尼过大时，系统将不能振动。
【环节二】受迫振动
思考：实际生活中的振动都是阻尼振动，最终都要停下来，那怎样才能让振动一直持续下去？
实验二：
怎样才能让乒乓球训练器持续振动下去？
实验结论：用周期性的外力作用于振动系统，外力对系统做功，补偿系统的能量损耗，就可以产生持续的振动。
1、驱动力：周期性的外力称为驱动力。
2、受迫振动：物体在驱动力作用下的振动称为受迫振动。
3、请举出生活中受迫振动的例子：
（1）跳板在人走过时发生的振动
（2）机器底座在机器运作时发生的振动
（3）听到声音时耳膜的振动
（4）电磁打点计时器的振针所做的振动
4、受迫振动的特点
思考：简谐运动的频率是由振动系统决定的，受迫振动的频率是否也是由系统决定的？
实验三：
手摇弹簧振子快慢不同，其他同学注意观察弹簧振子的频率是否还是原来的大小。
实验结论：受迫振动稳定后的频率等于驱动力的频率，与物体的固有频率无关。
典例1
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、0.5 s
B、0.25 s
C、2 s
D、4 s
思考：
受迫振动的振幅是否也只与外力的大小有关，而与振动系统的固有频率无关？
实验四：
继续手摇弹簧振子，注意观察在不同的驱动力的频率下，弹簧振子的振幅大小变化。
实验结论：当驱动力的频率等于振动物体的固有频率时，物体的振幅最大。
【环节三】共振
1、共振：驱动力的频率等于物体的固有频率时，受迫振动的振幅最大，这种现象叫做共振。
演示实验二
这里有几个小钢球，拴在同一条绳子上，他们的摆长不同，那么单摆的频率不同，当释放其中一个钢球时，请注意观察实验现象，并尝试解释原因。
2、共振特点：
驱动力的频率接近或等于物体的固有频率时，受迫振动的振幅最大；
驱动力的频率跟固有频率相差越大，受迫振动的振幅越小。
3、请画出共振曲线
横轴：表示驱动力的频率
纵轴：表示受迫振动的振幅
典例2、
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
【环节四】共振的防止和应用
风吹桥倒塌
1、防止：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
2、应用：使驱动力的频率接近或等于振动物体的固有频率
共振筛
典例3、
洗衣机在把衣服脱水完毕拔掉电源后，电动机还要转动一会儿才能停下来，在拔掉电源后发现洗衣机振动得比较小，然后有一阵子振动得很剧烈，然后振动慢慢减小直至停下来。
剧烈振动时，洗衣机脱水缸的运转频率比洗衣机的固有频率大还是小？
正常脱水时，洗衣机脱水缸的运转频率比洗衣机的 固有频率小还是大？
【课堂小结】
通过本节课的学习，你有哪些收获？还有哪些疑惑？
1、阻尼振动：振幅逐渐减小的振动。
2、受迫振动：物体在驱动力作用下的振动。
3、物体做受迫振动稳定后的频率等于驱动力的频率，与物体的固有频率无关。
4、共振：驱动力的频率等于物体的固有频率时，受迫振动的振幅最大，叫做共振。
5、利用共振时，应使驱动力的频率接近或等于振动物体的固有频率；防止共振时，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。
【课后作业】
1、思考：
（1）军队或火车过桥时，为什么要放慢速度或遍步走？
（2）机器运转时防止共振怎么做？
2、通过各种方式去探究：
共振筛、共鸣箱、收音机的选台、核磁共振成像技术、人体内部器官的固有频率。

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