第06讲 受迫振动 共振（解析版）-【帮课堂】2022-2023学年高二物理同步精品讲义（人教2019选择性必修一）

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第06 讲 受迫振动 共振
课程标准 课标解读
1．知道什么是阻尼振动；知道在什么情
况下可以把实际发生的振动看作简谐运
动．
2．知道什么叫驱动力，什么叫受迫振
动，通过实验，认识受迫振动的特点．
3．知道共振发生的条件以及应用共振和
防止共振的事例和方法．
1．知道阻尼振动和无阻尼振动，并能从能量的观点给
予说明．
2．知道受迫振动的概念．知道受迫振动的频率等于驱
动力的频率，而跟振动物体的固有频率无关．
3．知道共振现象，掌握产生共振的条件，知道常见的
共振的应用和危害．
知识点 01 固有振动、阻尼振动、受迫振动
1.固有振动
(1)固有振动：振动系统不受外力的作用．如：弹簧振子和单摆．
(2)固有频率：固有振动的频率．固有频率由振动系统本身因素决定．
2.阻尼振动
(1)阻尼振动：振动系统受到阻力的作用，振幅逐渐减小的振动．
(2)阻尼振动特点：振幅减小，频率不变(如图)．
(3)理想化处理：当阻尼很小时，在短时间内看不出振幅明显减小，可以把它当作简谐运动来处理．
3.受迫振动
(1)驱动力：如果存在阻尼作用，振动系统最终会停止振动．为了使系统持续振动下去，对振动系统施
加的周期性的外力，外力对系统做功，补偿系统的能量损耗，这种周期性的外力叫做驱动力．
(2)受迫振动：在周期性驱动力作用下的振动．
(3)受迫振动频率：受迫振动的频率等于驱动力的频率，与系统的固有频率无关．
【即学即练 1】(多选)一单摆在空气中振动，振幅逐渐减小．下列说法正确的是(　　)
A．机械能逐渐转化为其他形式的能
B．后一时刻的动能一定小于前一时刻的动能
C．后一时刻的势能一定小于前一时刻的势能
D．后一时刻的机械能一定小于前一时刻的机械能
E．后一时刻的动能可能大于前一时刻的动能
【解析】 单摆振动过程中，因不断克服空气阻力做功，使机械能逐渐转化为内能，选项 A、D对；
虽然单摆总的机械能在逐渐减小，但在振动过程中动能和势能仍不断地相互转化，动能转化为势能时，动
能逐渐减小，势能逐渐增大，而势能转化为动能时，势能逐渐减小，动能逐渐增大，所以不能断言后一时
刻的动能(或势能)一定小于前一时刻的动能(或势能)，故选项 B、C不对，选项 E对．
【答案】 ADE
【归纳总结】 阻尼振动的能量和周期
(1)阻尼振动的振幅不断减小，能量不断减少，但阻尼振动的频率不变，其频率为固有频率，由系统本
身决定．
(2)自由振动是一种理想情况，也叫简谐运动．实际中的振动都会受到阻力的作用，当阻力较小时，可
认为是简谐运动．
(3)阻尼振动中，机械能 E等于动能 Ek和势能 Ep之和，即 E＝Ek＋Ep，E减小，但动能和势能相互转化
当Ep相等，Ek不相等，而从振动图象上可以确定 Ep的关系．
【即学即练 2】(多选)一砝码和一轻弹簧构成弹簧振子，如图①所示的装置可用于研究该弹簧振子的受
迫振动．匀速转动把手时，曲杆给弹簧振子以驱动力，使振子做受迫振动．把手匀速转动的周期就是驱动
力的周期，改变把手匀速转动的速度就可以改变驱动力的周期．若保持把手不动，给砝码一向下的初速度，
砝码便做简谐运动，振动图线如图②所示．当把手以某一速度匀速转动、受迫振动达到稳定时，砝码的振
动图线如图③所示．若用 T0表示弹簧振子的固有周期，T表示驱动力的周期，Y表示受迫振动达到稳定后
砝码振动的振幅，则(　　)
A．由图线可知 T0＝4 s
B．由图线可知 T0＝8 s
C．当 T在4 s 附近时，Y显著增大；当 T比4 s 小得多或大得多时，Y很小
D．当 T在8 s 附近时，Y显著增大；当 T比8 s 小得多或大得多时，Y很小
【解析】　图②是自由振动的图像，从中可读出固有周期；图③是受迫振动的图像，从中可读出驱动
力的周期；要判定受迫振动的强弱，只需比较驱动力周期与系统固有周期的关系，驱动力周期越接近系统
的固有周期，振幅越大；反之越小．由题意知，图②为系统自由振动的图像，该振动系统的固有振动周期
为T0＝4 s，选项 A正确，选项 B错误；当驱动力的周期等于该系统的固有周期时，发生共振，此时振幅最
大，选项 C正确．选项 D错误．
【答案】　AC
【归纳总结】 1．分析受迫振动的方法
(1)在分析受迫振动时，首先要弄清驱动力的来源．
(2)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，因而首先应确定驱动力的频率．
(3)当驱动力的频率等于固有频率时，发生共振．
2．改变受迫振动的振幅的方法
当f驱＝f固时，振幅最大．若改变受迫振动的振幅，可采取两种方法：
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