5 外力作用下的振动
[学科素养与目标要求]
物理观念：1.知道什么是固有振动和阻尼振动，并能从能量的观点给予说明.2.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.理解共振的概念，知道常见共振的应用和危害.
科学思维：比较简谐运动、阻尼振动、受迫振动的关系，得到受迫振动频率等于驱动力的频率的结论.
科学探究：通过做受迫振动的实验，使学生了解受迫振动的特点，体会受迫振动的相关概念.
一、固有振动、阻尼振动
1.固有振动和固有频率
(1)固有振动：振动系统在不受外力作用下的振动.
(2)固有频率：固有振动的频率.
2.阻尼振动
(1)阻尼：当振动系统受到阻力的作用时，振动受到了阻尼.
(2)阻尼振动：振幅逐渐减小的振动，如图1所示.
图1
二、受迫振动
1.驱动力
作用于振动系统的周期性的外力.
2.受迫振动
(1)定义：系统在驱动力作用下的振动.
(2)受迫振动的频率(周期)
做受迫振动的物体，其振动频率总等于驱动力的频率，与系统的固有频率无关.
三、共振
1.定义
驱动力的频率f等于系统的固有频率f0时，受迫振动的振幅最大，这种现象叫做共振.
2.共振曲线(如图2所示)
图2
1.判断下列说法的正误.
(1)受迫振动的频率与振动系统的固有频率无关.( √ )
(2)驱动力频率越大，振幅越大.( × )
(3)共振只有害处没有好处.( × )
(4)做受迫振动的物体一定会发生共振.( × )
(5)阻尼振动的频率随振幅的减小而不断减小.( × )
2.A、B两个弹簧振子，A的固有频率为f，B的固有频率为4f，若它们均在频率为f的驱动力作用下做受迫振动，则_____的振幅较大，A的振动频率是_____，B的振动频率是_____.
答案 A f f
一、简谐运动、阻尼振动和受迫振动
如图所示的实验装置为一挂在曲轴上的弹簧振子，匀速摇动手柄，下面的弹簧振子就会振动起来.实际动手做一下，然后回答以下几个问题.
(1)如果手柄不动而用手拉动一下振子，从振幅角度看弹簧振子的振动属于什么振动？
(2)从没有系统外力作用角度看弹簧振子的振动属于什么振动？
(3)手柄匀速摇动时，观察到振幅有什么变化？为什么？
(4)用不同的转速匀速转动手柄，弹簧振子的振动有何不同？这能说明什么问题？
答案 (1)阻尼振动 (2)固有振动 (3)振幅不变，提供系统外力，补偿系统损失的能量 (4)转速大时弹簧振子振动得快，说明弹簧振子振动的周期和频率由手柄转速决定.
