【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ，動(dòng)能為零，勢(shì)能最大；在任意時(shí)刻，勢(shì)能與動(dòng)能的總和即振動(dòng)物體的總機(jī)械能守恒，這個(gè)能量的大小與振動(dòng)的振幅有關(guān)，振幅越大，振動(dòng)的能量就越大． 阻尼振動(dòng) 振動(dòng)系統(tǒng)受到阻尼作用，系統(tǒng)的機(jī)械能隨著時(shí)間逐漸減小，振動(dòng)的振幅也逐漸減小，這樣的振動(dòng)叫做阻尼振動(dòng)。 35 問(wèn)題討論 把原先靜止的單擺或彈簧振子拉離平衡位置，需要外力對(duì)物體做功，把其他形式的能轉(zhuǎn)化為物體初始的勢(shì)能儲(chǔ)存起來(lái)．外力做的功越多，物體獲得的勢(shì)能越大，它開(kāi)始振動(dòng)時(shí)的振幅越大．將物體釋放后，若只有重力或彈簧彈力做功，則振動(dòng)物體在振動(dòng)過(guò)程中，動(dòng)能和勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化，總機(jī)械能不變，因此，振幅保持不變．在實(shí)際情況中．因阻尼因素不可避免地存在，振動(dòng)物體因振動(dòng)能 —— 總機(jī)械能的逐漸減少，做的是振幅越來(lái)越小的阻尼振動(dòng)．可見(jiàn)，對(duì)于一個(gè)振動(dòng)系統(tǒng)，振幅的大小反映了振動(dòng)能的多少． 36 例題分析 例 ：在水平方向上做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的彈簧振子，通過(guò)關(guān)于平衡位置對(duì)稱(chēng)的兩點(diǎn)時(shí)，振子的速率相等． 證明：因?yàn)檫@兩點(diǎn)關(guān)于平衡位置對(duì)稱(chēng)，即它們與平衡位置距離相等，所以振子在這兩點(diǎn)的彈性勢(shì)能相同．根據(jù)機(jī)械能守恒定律，振子在任一位置時(shí)的總機(jī)械能 —— 動(dòng)能與勢(shì)能之和保持不變，所以這兩點(diǎn)振子的動(dòng)能相等，故振子的速率相等． 例 ，振幅逐漸減小，下列說(shuō)法正確的是 : A．振動(dòng)能逐漸轉(zhuǎn)化為其他形式的能 B．后一時(shí)刻的動(dòng)能一定小于前一時(shí)刻的動(dòng)能 C．后一時(shí)刻的勢(shì)能一定小于前一時(shí)刻的勢(shì)能 D．后一時(shí)刻的機(jī)械能一定小于前一時(shí)刻的機(jī)械能 [解析 ]單擺振動(dòng)過(guò)程中，因不斷克服空氣阻力做功使振動(dòng)能逐漸轉(zhuǎn)化為內(nèi)能， A和 D對(duì)；雖然單擺總的機(jī)械能在逐漸減小，但在振動(dòng)過(guò)程中動(dòng)能和勢(shì)能仍不斷地相互轉(zhuǎn)化，動(dòng)能轉(zhuǎn)化為勢(shì)能時(shí)，動(dòng)能逐漸減小，勢(shì)能逐漸增大，而勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能時(shí)，勢(shì)能逐漸減小，動(dòng)能逐漸增大，所以后一時(shí)刻的動(dòng)能 (或勢(shì)能 )不一定小于前一時(shí)刻的動(dòng)能 (或勢(shì)能 )．故 B、 C不對(duì)． 37 課堂練習(xí) 30．彈簧振子做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是 A、振子在平衡位置時(shí)，動(dòng)能最大，勢(shì)能最小 B．振子在最大位移處時(shí)，勢(shì)能最大，動(dòng)能最小 C．振子在向平衡位置運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于振幅減小，總機(jī)械能減小 D．在任意時(shí)刻，振子的振幅不變，動(dòng)能與勢(shì)能之和不變 （ C ） 31．如圖所示是彈簧振子的振動(dòng)圖象，由圖可知，在時(shí)間 t2到 t3過(guò)程中回復(fù)力逐漸變 ，振子的動(dòng)能逐漸變 ，振子的彈性勢(shì)能逐漸變 ，振動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)械能 變 小 大 小 不 38 課堂練習(xí) 3下面幾種說(shuō)法中正確的是 A、自由振動(dòng)是阻尼振動(dòng) B、阻尼振動(dòng)是不受外力作用的振動(dòng) C、振幅越來(lái)越小的振動(dòng)是阻尼振動(dòng) D、等幅振動(dòng)也叫無(wú)阻尼振動(dòng) 3一列聲波從聲源發(fā)出，它在空氣中傳播時(shí)，在傳播的方向上將會(huì)發(fā)生的情況是 A、聲波的頻率不斷減小 B、聲波的波長(zhǎng)不斷減小 C、聲波的速度不斷減小 D、聲波的振幅不斷減小 （ CD ） （ D ） 39 知識(shí)內(nèi)容 第三節(jié) 受迫振動(dòng) 一、受迫振動(dòng) 1．受迫振動(dòng)的概念 物體在周期性外力（驅(qū)動(dòng)力）作用下的振動(dòng)，叫做受迫振動(dòng)． 2．受迫振動(dòng)的頻率 物體做受迫振動(dòng)的頻率等于驅(qū)動(dòng)力的頻率，而跟物體的固有頻率無(wú)關(guān)． 二、共振 1．共振現(xiàn)象及其產(chǎn)生的條件 在受迫振動(dòng)中，驅(qū)動(dòng)力的頻率跟物體的固有頻率相等的時(shí)候，振幅最大，這種現(xiàn)象叫做共振． 2．共振的應(yīng)用和防止 （ 1）共振現(xiàn)象有許多應(yīng)用，在某些情況下，共振現(xiàn)象可能造成損害， （ 2）在需要利用共振時(shí)，應(yīng)該使驅(qū)動(dòng)力的頻率接近或等于物體的固有頻率．在需要防止共振危害時(shí)，要設(shè)法使驅(qū)動(dòng)力頻率和固有頻率不相等． 40 問(wèn)題討論 受迫振動(dòng)的特點(diǎn)及共振條件的解釋 1．受迫振動(dòng)的周期和頻率由驅(qū)動(dòng)力決定，與振動(dòng)物體的固有周期和頻率 無(wú)關(guān) ．受迫振動(dòng)的周期和頻率 總等于 驅(qū)動(dòng)力的周期和頻率． 2．受迫振動(dòng)的振幅與驅(qū)動(dòng)力的頻率和固有頻率的差有關(guān)，驅(qū)動(dòng)力的頻率與固有頻率的 差越大 ．受迫振動(dòng)的振幅 減小 ；驅(qū)動(dòng)力的頻率與固有頻率之 差越小 ，受迫振動(dòng)的振幅 越大 ．當(dāng)驅(qū)動(dòng)力的頻率與固有頻率 相等 時(shí)，受迫振動(dòng)的振幅 最大 ． 3．對(duì)共振條件的 理解 ：因?yàn)橹芷谛缘尿?qū)動(dòng)力跟振動(dòng)“合拍”時(shí)，每一次驅(qū)動(dòng)力都跟振動(dòng)物體的速度方向一致，驅(qū)動(dòng)力做的功都是正功 ，都用來(lái)增大振動(dòng)系統(tǒng)的能量。所以振幅越來(lái)越大，直到驅(qū)動(dòng)力做功供給振動(dòng)系統(tǒng)的能量等于克服摩擦阻力消耗的能量，振幅才不再增大，即達(dá)到最大振幅．當(dāng)驅(qū)動(dòng)力不跟振動(dòng)“合拍”時(shí)，驅(qū)動(dòng)力做的功有一部分是負(fù)功，因而振動(dòng)系統(tǒng)從驅(qū)動(dòng)力得到的能量比“合拍”時(shí)少，振幅也就比“合拍”時(shí)小 41 例題分析 [例 1]一物體做受迫振動(dòng)，策動(dòng)力的頻率小于該物體的固有頻率。當(dāng)策動(dòng)力的頻率逐漸增大時(shí)，該物體的振幅將： (A)逐漸增大 。 ( B)先逐漸減小后逐漸增大； (C)逐漸減??； (D)先逐漸增大后逐漸減小 此題可由受迫振動(dòng)的共振曲線(xiàn)圖來(lái)判斷。 受迫振動(dòng)中物體振幅的大小和策動(dòng)力頻率與系統(tǒng)固有頻率之差有關(guān)。策動(dòng)力的頻率越接近系統(tǒng)的固有頻率，策動(dòng)力與固有頻率的差值越小，作受迫振動(dòng)的振子的振幅就越大。當(dāng)外加策動(dòng)力頻率等于系統(tǒng) 固有頻率時(shí)，振動(dòng)物體發(fā)生共振，振幅最大。 由共振曲線(xiàn)可以看出，當(dāng)策動(dòng)力的頻率小于該物體的固有頻率時(shí)，增大策動(dòng)力頻率，振幅增大，直到策動(dòng)力頻率等于系統(tǒng)固有頻率時(shí)，振動(dòng)物體發(fā)生共振，振幅最大。在此之后若再增大策動(dòng)力頻率，則振動(dòng)物體的振幅減小。 所以本題的 正確答案為 D。 42 例題分析 [例 2]如圖所示，在一根張緊的水平繩上，懸掛有 a、 b、 c、 d、 e五個(gè)單擺，讓 a擺略偏離平衡位置后無(wú)初速釋放，在垂直紙面的平面內(nèi)振動(dòng)；接著其余各擺也開(kāi)始振動(dòng)。下列說(shuō)法中正確的有：（ ） (A)各擺的振動(dòng)周期與 a擺相同 (B)各擺的振幅大小不同， c擺的振幅最大 (C)各擺的振動(dòng)周期不同， c擺的周期最長(zhǎng) (D)各擺均做自由振動(dòng) 解析： a擺做的是自由振動(dòng)，周期就等于 a擺的固有周期，其余各擺均做受迫振動(dòng)，所以振動(dòng)周期均與 a擺相同。 c擺與 a擺的擺長(zhǎng)相同，所以 c擺所受策動(dòng)力的頻率與其固有頻率相等，這樣 c擺產(chǎn)生共振，故 c擺的振幅最大。 此題 正確答案為 A、 B。 43 課堂練習(xí) 33．下面幾種說(shuō)法中正確的是 A、在外力作用下的振動(dòng)一定是受迫振動(dòng) B．拍皮球時(shí)，皮球的運(yùn)動(dòng)是一種受迫振動(dòng) C．受迫振動(dòng)一定是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng) D．物體作受迫振動(dòng)時(shí)沒(méi)有固定的頻率 34．有 A、 B兩個(gè)彈簧振子， A的固有頻率是 f， B的固有頻率是 5f，如果它們都在頻率為 4f的驅(qū)動(dòng)力作用下作受迫振動(dòng)，下列說(shuō)法正確的是 A、振子 A的振幅大，振動(dòng)頻率為 f； B、振子 B的振幅大，振動(dòng)頻率為 5f C．振子 A的振幅大，振動(dòng)頻率為 4f； D．振子 B的振幅大，振動(dòng)頻率為 4f （ B ） （ D ） 44 課堂練習(xí) 35．物體作受迫振動(dòng)，驅(qū)動(dòng)力的頻率小于物體的固有頻率，在驅(qū)動(dòng)力的頻率逐漸增大的過(guò)程中，物體的振幅將 A、增大； B．減?。? ； ； （ C ） 36．在火車(chē)車(chē)廂內(nèi)有一個(gè)吊在長(zhǎng) 40 cm的線(xiàn)上的小球，由于火車(chē)在鐵軌接合處的振動(dòng)而發(fā)生搖動(dòng)．如果鐵軌長(zhǎng) ，那么當(dāng)火車(chē)的速度是 m/s時(shí)，球擺動(dòng)的振幅最大． 10 45 課堂練習(xí) 37．下列現(xiàn)象中，屬于共振現(xiàn)象的是 A、雜技演員蕩秋千越蕩越高； B、下雨前雷聲隆隆不絕 C．在山谷說(shuō)話(huà)有回聲； D．湖面上的樹(shù)葉隨波蕩漾 38．把一個(gè)篩子用四根彈簧支起來(lái)，篩子上裝一個(gè)電動(dòng)偏心輪．它每轉(zhuǎn)一周，給篩子一個(gè)驅(qū)動(dòng)力，這就成為一個(gè)共振篩．篩子做自由振動(dòng)時(shí)，完成一次全振動(dòng)用15s．在某電壓下，電動(dòng)偏心輪的轉(zhuǎn)速是 90rad／ min．已知增大電動(dòng)偏心輪的電壓，可以使其轉(zhuǎn)速提高；增大篩子的質(zhì)量，可以增大篩子的固有周期．要使篩子的振幅增大，下列做法中正確的是 A、降低輸入電壓； B．提高輸入電壓 C．增加篩子質(zhì)量； D．減小篩子質(zhì)量 （ A ） （ AD ） 46 知識(shí)內(nèi)容 第四節(jié) 機(jī)械波 一、機(jī)械波的概念 1．機(jī)械波、橫波、縱波的概念 （ 1）機(jī)械振動(dòng)在介質(zhì)中的傳播過(guò)程，叫做機(jī)械波 （ 2）質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向垂直，這種波叫做橫波．橫波也叫凹凸波． （ 3）質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向在同一直線(xiàn)上，這種波叫做縱波．縱波也叫疏密波． 2．波峰、波谷及密部、疏部的含義 （ 1）在橫波中，凸起部分的最高點(diǎn)叫做波峰，凹下部分的最低點(diǎn)叫做波谷． （ 2）在縱波中，質(zhì)點(diǎn)分布比較密的部分叫做密部，質(zhì)點(diǎn)分布比較疏的部分叫做疏部． 47 知識(shí)內(nèi)容 當(dāng)彈性連續(xù)介質(zhì)中的某一點(diǎn)（波源）發(fā)生機(jī)械振動(dòng)時(shí)，這種振動(dòng)的形式及能量會(huì)沿著這些介質(zhì)傳播．因?yàn)榻橘|(zhì)是由大量質(zhì)點(diǎn)構(gòu)成的物質(zhì)，相鄰兩質(zhì)點(diǎn)間有相互作用的力，波源的振動(dòng)帶動(dòng)它周?chē)馁|(zhì)點(diǎn)發(fā)生振動(dòng)，這些質(zhì)點(diǎn)又去帶動(dòng)各自周?chē)馁|(zhì)點(diǎn)發(fā)生振動(dòng)，使波源的振動(dòng)形式及能量在介質(zhì)內(nèi)逐漸傳播開(kāi)來(lái)，但介質(zhì)中的各質(zhì)點(diǎn)本身并未發(fā)生遷移 問(wèn)題討論 波動(dòng)與振動(dòng)的區(qū)別： 根據(jù)波動(dòng)的定義，波的產(chǎn)生條件有兩個(gè)：第一，有起振的波源；第二，有傳播振動(dòng)的介質(zhì)。因此：振動(dòng)是單個(gè)質(zhì)點(diǎn)在其平衡位置附近做往復(fù)運(yùn)動(dòng)的“個(gè)體行動(dòng)”，波動(dòng)是大量的、彼此相聯(lián)系的質(zhì)點(diǎn)將波源的振動(dòng)在空間傳播的“群體行為”。 從波的產(chǎn)生過(guò)程還可以知道：有波動(dòng)就一定有振動(dòng) (因?yàn)椴▌?dòng)中的各個(gè)質(zhì)點(diǎn)都是重復(fù)波源的振動(dòng) )；有振動(dòng)卻不一定有波動(dòng)，還要看是否有傳播振動(dòng)的介質(zhì)。 48 例題分析 [例 1]關(guān)于振動(dòng)和波的關(guān)系，下列說(shuō)法正確的是 A. 有機(jī)械波必有振動(dòng) B．有機(jī)械振動(dòng)必有波 C．離波源遠(yuǎn)的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)得慢 D. 波源停振時(shí)，介質(zhì)中的波動(dòng)立即停止 解析：正確的選項(xiàng)是 A． 因各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)都是重復(fù)波源的振動(dòng)，不論距波源遠(yuǎn)近，振動(dòng)快慢都一樣。沿介質(zhì)傳播行進(jìn)的波獨(dú)立于波源 —— 即已經(jīng)形成的波跟波源無(wú)關(guān)，在波源停止振動(dòng)時(shí)波仍將繼續(xù)向外傳播而不會(huì)停止。 49 例題分析 例 2. 關(guān)于機(jī)械波，下列說(shuō)法正確的是 A．只要物體做機(jī)械振動(dòng)，就一定有機(jī)械波產(chǎn)生 B．振源開(kāi)始時(shí)怎樣振動(dòng)，其他質(zhì)點(diǎn)開(kāi)始時(shí)就怎樣振動(dòng) C．相鄰的質(zhì)點(diǎn)要相互做功 D．機(jī)械波的傳播速度與振源振動(dòng)速度一樣 解析： 產(chǎn)生機(jī)械波有兩個(gè)必要條件，一是機(jī)械振動(dòng)，二是傳播振動(dòng)的介質(zhì)．如果只有機(jī)械振動(dòng)而沒(méi)有介質(zhì)，也不會(huì)產(chǎn)生機(jī)械波， A錯(cuò)．每一個(gè)質(zhì)點(diǎn)都是由振源帶動(dòng)，由近及遠(yuǎn)地向外傳播，后面的質(zhì)點(diǎn)總是重復(fù)前面的質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)，B正確．每個(gè)質(zhì)點(diǎn)都在前面的質(zhì)點(diǎn)帶動(dòng)下做受迫振動(dòng)，頻率都與振源的頻率相同， C正確．振源振動(dòng)的速度隨時(shí)間做周期性變化，而波動(dòng)的形式及波形在均勻介質(zhì)中是勻速傳播的，其速率僅與介質(zhì)有關(guān)，與振源無(wú)關(guān)， D錯(cuò)． 答案： B、 C． 50 課堂練習(xí) 39．關(guān)于振動(dòng)和波的關(guān)系，下列幾種說(shuō)法中正確的是 A、有振動(dòng)就一定有波； B、波動(dòng)是質(zhì)點(diǎn)由近及遠(yuǎn)的移動(dòng)過(guò)程 C．波動(dòng)是能量由近及遠(yuǎn)的傳遞過(guò)程； D．如果波源停止振動(dòng)，則波動(dòng)也會(huì)停止 40．區(qū)分橫波與縱波的依據(jù)是 A．質(zhì)點(diǎn)沿水平方向還是沿豎直方向振動(dòng) B．波沿水平方向還是沿豎直方向傳播 C．質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向和波傳播的方向在一直線(xiàn)還是