2017-2018學(xué)年高中物理第一章機械振動1.5受迫振動與共振教案滬科版選修3-4

1、1.5 受迫振動與共振、教材分析本節(jié)由生活中常見的阻尼振動分析入手進而引入受迫振動的概念，然后通過演示實驗說明受迫振動的周期與驅(qū)動力周期的關(guān)系， 最后演示實驗證明當(dāng)f驅(qū)=f固時，物體做受迫振動的振 幅最大，最后引入了共振的概念二、教學(xué)目標(biāo)知識與技能(1) 能從能量的觀點分析阻尼振動產(chǎn)生的原因(2) 掌握受迫振動的概念。探究受迫振動的頻率與驅(qū)動力的頻率的關(guān)系(3) 理解共振的概念及產(chǎn)生條件，知道常見的共振的應(yīng)用和危害過程與方法：通過實驗探究受迫振動頻率與驅(qū)動力頻率及共振條件情感態(tài)度與價值觀體會物理與生活的緊密聯(lián)系，培養(yǎng)熱愛生活的情趣三、教學(xué)重點難點重點：1.1.什么是受迫振動. .2 2什么是共

2、振及產(chǎn)生共振的條件難點：1.1. 物體發(fā)生共振決定于驅(qū)動力的頻率與物體固有頻率的關(guān)系，與驅(qū)動力大小無關(guān)2.2. 當(dāng)f驅(qū)=彳固時，物體做受迫振動的振幅最大四、學(xué)情分析. .1 1、教學(xué)中應(yīng)該充分發(fā)揮實驗的作用，使學(xué)生理解物體在做受迫振動時其頻率跟驅(qū)動力頻率 的關(guān)系，以及受迫振動的頻率與物體固有頻率接近時，振動的特點2 2在做共振實驗時，也可以用如下的實驗代替課本中的實驗。即在同一塊薄木板上固定許多長度不同，但質(zhì)地、粗細相同的小木棒，振動其中的一個，觀察其他小木棒哪一個振動得最劇烈。3.3.注意引導(dǎo)學(xué)生多思考一下共振在實際中的應(yīng)用( (如樂器的共鳴箱等) )以及避免共振的做法, 培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實

3、際的能力和習(xí)慣。2五、教學(xué)方法實驗、討論六、課前準(zhǔn)備 彈簧振子、受迫振動演示儀、擺的共振演示器七、課時安排1 1 課時八、教學(xué)過程（一）預(yù)習(xí)檢查、總結(jié)疑惑（二）情景引入、展示目標(biāo)現(xiàn)場演示彈簧振子的運動， 提出問題： 彈簧振子為什么會停下來而不一直運動下去？那么如 何才能讓它永不停息的運動呢？（三）合作探究、精講點播 學(xué)生帶著上述問題閱讀課本內(nèi)容。 （給予學(xué)生 2-32-3 分鐘時間） 現(xiàn)在以彈簧振子為例討論一下簡諧運動的能量問題。在任何一位置上，動能和勢能之和保持不變，都等于開始振動時的彈性勢能，也就是系 統(tǒng)的總機械能。由于簡諧運動中總機械能守恒，所以簡諧運動中振幅不變。如果初始點與O點的距離

4、越大，到C點時，振子的動能越大，則系統(tǒng)所具有的機械能越大。相應(yīng)地，振子的振幅也 就越大，因此簡諧運動的振幅與能量相對應(yīng)。問：怎樣才能使受阻力的振動物體的振幅不變，而一直振動下去呢？引導(dǎo)學(xué)生答出，應(yīng) 不斷地向系統(tǒng)補充損耗的機械能，以使振動物體的振幅不變。指出：這種振幅不變的振動叫等幅振動。 舉幾個等幅振動的例子，例如電鈴響的時候，鈴錘是做等幅振動。電磁打點計時器工作 時，打點針是做等幅振動。掛鐘的擺是做等幅振動。它們的共同特點是，工作時振動物 體不斷地受到周期性變化外力的作用。這種周期性變化的外力叫驅(qū)動力。 在驅(qū)動力作用下物體的振動叫受迫振動。再讓學(xué)生舉幾個受迫振動的例子，例如內(nèi)燃機氣缸中活塞的

5、運動，縫紉機針頭的運動， 揚聲器紙盆的運動，電話耳機中膜片的運動等都是受迫振動。問：受迫振動的頻率跟什么有關(guān)呢？3讓學(xué)生注意觀察演示如圖。用不同的轉(zhuǎn)速勻速地轉(zhuǎn)動把手，可以發(fā)現(xiàn)，開始振子的運動 情況比較復(fù)雜，但達到穩(wěn)定后，振子的運動就比較穩(wěn)定，可以明顯地觀察到受迫振動的 周期等于驅(qū)動力的周期。這樣就可以得到物體做受迫振動的頻率等于驅(qū)動力的頻率，而跟振子的固有頻率無關(guān)。問：受迫振動的振幅又跟什么有關(guān)呢？演示擺的共振裝置如圖，在一根繃緊的繩上掛幾個單擺，其中A B、G求的擺長相等。當(dāng)使A罷動起來后，A求的振動通過張緊的繩給其余各擺施加周期性的驅(qū)動力，經(jīng)一段時間后，它們都會振動起來。 驅(qū)動力的頻率等于A罷的頻率。實驗發(fā)現(xiàn)，在A擺多次擺動后， 各球都將以A求的頻率振動起來，但振幅不同，固有頻率與驅(qū)動力頻率相等的B G求的振幅最大，而頻率與驅(qū)動力頻率相差最大的D E球的振幅最小。明確指出：驅(qū)動力的頻率跟物體的固有頻率相等