1.ABC2.ABD3.l1θ;mgl(1-cosθ);2gl(1-cosθ)4.AC5.ABD6.4.5×10-2J(二)
1.弹簧振子做简谐运动,下列叙述正确的是A.振子向平衡位置运动时,由于位移减小,所以总机械能减小B.振子在后一时刻的动能总与前一时刻的动能相等,保持总机械能不变C.振子在后一时刻的机械能总等于前一时刻的机械能,保持总机械能不变D.振子在后一时刻的位移总等于前一时刻的位移,保持总机械能不变2.做简谐运动的物体,每当它经过同一位置时,必定相同的物理量是①动能②势能③机械能④位移
A.只有③B.只有③④C.只有①②③D.①②③④3.自由摆动的秋千,振动的振幅越来越小,下列说法正确的是A.秋千的机械能守恒B.能量正在消失
C.总能量守恒,秋千的机械能减少D.只有动能和势能的相互转化4.单摆在空气中的阻尼振动,下列说法中正确的是A.振动的能量逐渐转化为其他形式的能
B.每一时刻的动能都全部向内能转化
C.每一时刻的势能都全部向内能转化
D.每一时刻的机械能都比前一时刻的小
5.劲度系数为k的轻质弹簧下端挂一个质量为m的小球,小球静止时离地高度为h,用力向下拉球使球与地面接触,然后从静止放开小球(弹簧的形变没有超出弹性限度),则A.球在运动中离地面的最大高度可达3h
B.球在上升过程中弹簧的弹性势能不断减小C.球离地面高度h时,速度最大D.球到达最高点时重力势能最大,弹性势能最小6.一个单摆的摆球偏离到位移最大时,恰与空中竖直下落的雨滴相遇,雨滴均匀地附着在摆球表面,下列结论正确的是A.摆球经过平衡位置时的速度要增大,振动的周期要增大,振幅也增大B.摆球经过平衡位置时的速度没有变化,振动的周期要减小,振幅也减小C.摆球经过平衡位置时的速度没有变化,振动的周期不变,振幅也不变D.摆球经过平衡位置时的速度要增大,振动的周期不变,振幅要增大7.如图所示,物体静止于水平面上的O点,这时弹簧恰为原长l0,物体的质量为m,与水平面间的动摩擦因数为μ,现将物体向右拉一段距离后自由释放,使之沿水平面振动,下列结论正确的是A.物体通过O点时所受的合外力为零
B.物体将做阻尼振动
C.物体最终只能停止在O点
D.物体停止运动后所受的摩擦力为μmg
8.一单摆正在做简谐运动,摆长为L,摆球质量为m,最大偏角为θ,若取悬点处的势能为零,则在摆动过程中摆球的最大动能为;最大势能为;机械能为9.如图所示,轻弹簧的一端固定在墙上,另一端系一质量M=0.98kg的木块,木块放在光滑的水平面上并处于静止状态,现有一颗质量m=0.02kg的弹丸以水平速度v0=100m/s射入木块,并留在木块中,此后这一留有弹丸的木块在水平面上做简谐运动,求这一振动系统的振动能量。
【参考答案】
1.C2.D3.C4.AD5.ACD6.D7.B8.mgL(1-cosθ);-mgLcosθ;-mgLcosθ9.2J受迫振动共振
【教学目标】
知识目标
1.知道什么是受迫振动,知道受迫振动的频率等于驱动力的频率。
2.知道什么是共振以及发生共振的条件。
能力目标
1.通过分析实际例子,得到什么是受迫振动和共振现象,培养学生联系实际,提高观察和分析能力。
2.能够利用知识解释实际中共振的应用和防止,提高理论联系实际的能力。
情感目标
通过本节课的教学,渗透一分为二的观点。
【教学设计方案】
(一)导入新课
1.什么是阻尼振动?
学生答:
实际的振动系统不可避免地要受到摩擦阻力和其他因素的影响,系统的机械能损耗,导致振动完全停止,这类振动叫阻尼振动。
2.引入:同学们,我们知道,物体之所以做阻尼振动,是由于机械能在损耗,那么如果在机械能损耗的同时我们不断地给它补充能量物体的振动情形又如何呢?本节课我们来研究有关的问题。
(二)新课教学
1.受迫振动
(1)演示,用右图所示的实验装置。
①向下拉一下振子,观察它的振动情况。
②学生答:振子做的是阻尼振动。
③请一位同学匀速转动把手,观察振动物体的振动情形和刚才有什么不同?
学生答:刚才振子振动一会就停下来,而现在振子能够持续地振动下去。
教师问:使振子能够持续振动下去的原因是什么?
学生答:是把手给了振动系统一个周期性的力的作用。
(2)通过上述演示分析后,教师总结并板书①作用于振动系统,使系统能持续地振动下去的外力叫驱动力。
②物体在外界驱动力作用下所做的振动叫受迫振动。
(3)教师问:如果我们给系统施加一作用时间很短的驱动力,系统能持续地振动下去吗?
学生讨论后得到:
要想使物体能持续地振动下去,必须给振动系统施加一个周期性的驱动力作用。
(4)同学们想一想:有哪些物体做的是受迫振动?
学生答:发动机正在运转时汽车本身的振动;正在发声的扬声器纸盒的振动;飞机从房屋上飞过时窗玻璃的振动;我们听到声音时耳膜的振动等。
教师对学生进行激励评价,提醒学生要注意多观察生活,并把学到的物理知识联系实际加以应用。
(5)多媒体展示几个受迫振动的实例
①电磁打点计时器的振针;
②工作时缝纫机的振针;
③扬声器的纸盒;
④跳水比赛时,人在跳板上走过时,跳板的振动;⑤机器底座在机器运转时发生的振动。
(6)教师讲:通过刚才的学习,我们知道物体在周期性的驱动力作用下所做的振动叫受迫振动;那么周期性作用的驱动力的频率、受迫振动的频率、系统的固有频率之间有什么关系呢?
①还以上图中的装置进行如下演示:
用不同的转速分别匀速地转动把手,观察振子的振动快慢情况。
②学生叙述观察到的现象:
当把手转速小时,振子振动较慢;
当把手转速大时,振子振动较快。
③定性总结:物体做受迫振动时,振子振动的快慢随驱动力变化的快慢而变化。
(7)教师:经过定量实验证明
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。
②受迫振动的频率跟物体的固有频率没有关系。
2.共振
过渡引言:受迫振动的频率等于驱动力的频率,与物体的固有频率无关,但是如果驱动力的频率接近或等于物体的固有频率时又会发生什么现象呢?
(1)演示实验(二)
①介绍右图所示的共振演示仪
在一根张紧的绳子ab上挂了几个摆,其中A、B、C的摆长相等。
②演示:先让A摆摆动,观察在摆动稳定后的现象。③学生描述看到的现象。
A摆动起来后,B、C、D、E也随之摆动,但是它们摆动的振幅不同,A、B、C摆动的振幅差不多,而D摆动的振幅最小。
(2)出示分析思考题
a:A、B、C摆长相同,意味着它们的固有频率有什么关系?根据是什么?
b:B、C、D、E做的是什么振动?若是受迫振动,驱动力由什么提供?
c:据观察到的现象可得到什么结论?
(3)学生讨论后回答
①据T=2πlg和f=1T得到,A、B、C三摆的固有频率相同。
②B、C、D、E做的是受迫振动,它们的驱动力都是由先摆起来的A摆提供的。
③据实验现象得到:驱动力的频率f′等于振动物体的固有频率f′时,振幅最大,驱动力的频率跟固有频率f′相差越大,振幅越小。
(4)教师讲:通过上述实验,我们得到:受迫振动的振幅A与驱动力的f及振动物体的固有频率之间的关系有关,它们之间的这种关系可用图像来表示:这个图像叫共振曲线。
①用多媒体出示共振曲线
a:学生叙述坐标轴代表的物理量。
纵轴:表示受迫振动的振幅。
横轴:表示驱动力的频率。
b:据图像特点,学生叙述受迫振动的振幅、驱动力的频率、物体的固有频率之间的关系。
当驱动力频率等于物体固有频率时,物体振幅最大,驱动力频率与固有频率相差越大,物体的振幅越小。
②教师总结并板书
驱动力的频率接近物体的固有频率时,受迫振动的振幅最大,这种现象叫做共振。
(5)演示:
①介绍实验用具:两个频率相同的带有共鸣箱的音叉,放在实验台上。
②先用小槌打击音叉A的叉股,使它发声,过一会儿,用手按住音叉A的叉股,使A停止发声,学生描述产生的现象。