受迫振動共振教案14817

1、受迫振動共振教案從容說課本節(jié)內(nèi)容講述機械振動的一種情況受迫振動及其特例共振. 在前面幾節(jié)教學(xué)中,我們從運動學(xué)、 能量的角度對機械振動中最簡單的簡諧運動作了探討, 本節(jié)我們將從運動學(xué)、能量、動力學(xué)各個角度來綜合分析機械振動中的受追振動. 受迫振動并不是無條件的運動,它要在周期性驅(qū)動力作用下才會發(fā)生. 并且驅(qū)動力的頻率越接近固有頻率. 受迫振動的振幅就越大當(dāng)驅(qū)動力頻率與固有頻率相等時振幅最大， 這種現(xiàn)象叫共振共振現(xiàn)象在生活中時有發(fā)生有時帶來好處，有時卻給人們造成危害學(xué)習(xí)本節(jié)內(nèi)容，對于我們利用共振的益處而防止共振的危害具有重要的理論指導(dǎo)作用所以仍需認(rèn)真學(xué)習(xí)鑒于本節(jié)內(nèi)容的特點，本節(jié)的教學(xué)目標(biāo)定位如下：

2、1. 知道什么是受迫振動2. 知道受迫振動頻率的決定因素3. 知道產(chǎn)生共振的條件4. 知道共振的應(yīng)用和防止方法對本節(jié)課的教學(xué)重點定位如下：1. 了解受迫振動的定義2. 知道共振現(xiàn)象的產(chǎn)生條件對本節(jié)的教學(xué)難點定位如下：1. 理解共振與受迫振動的關(guān)系2. 理解共振與驅(qū)動力的關(guān)系對本節(jié)的教學(xué)方法做以下安排：1. 對受迫振動概念的理解采用實驗分析歸納總結(jié)物理規(guī)律的教學(xué)方法2. 對共振應(yīng)用和防止的教學(xué)采用錄像、多媒體輔助相結(jié)合的方法, 以激發(fā)學(xué)習(xí)興趣對本節(jié)的教學(xué)程序設(shè)定如下：復(fù)習(xí)提問新課導(dǎo)入實驗演示，分析、歸納、總結(jié)指導(dǎo)性自學(xué)自學(xué)檢測小結(jié)教學(xué)目標(biāo)一、知識目標(biāo)1. 知道受迫振動的概念2. 知道受迫振動頻率

3、的決定因素3. 知道產(chǎn)生共振的條件4. 知道共振應(yīng)用和防止的方法二、能力目標(biāo)1. 培養(yǎng)學(xué)生從現(xiàn)象中分析、歸納規(guī)律的學(xué)習(xí)能力2. 培養(yǎng)學(xué)生對所學(xué)知識的應(yīng)用能力三、德育目標(biāo)1. 通過對受迫振動及共振概念的教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生樹立“透過現(xiàn)象看本質(zhì)”的科學(xué)觀2. 通過對共振危害的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生居安思危的安全意識教學(xué)重點1. 知道什么是受迫振動2. 知道共振的產(chǎn)生條件教學(xué)難點1. 理解共振與受迫振動的關(guān)系2. 理解共振與驅(qū)動力的關(guān)系1教學(xué)方法1 對概念教學(xué)采用實驗演示、分析、歸納相結(jié)合的教學(xué)方法2 對共振應(yīng)用和防止的教學(xué)采用指導(dǎo)性自學(xué)與錄像、多媒體教學(xué)相結(jié)合的教學(xué)方法教學(xué)用具投影片、錄像片斷、CAI 課件，受迫

4、振動演示儀、音叉、單擺共振演示儀課時安排l 課時教學(xué)過程一、導(dǎo)入新課1復(fù)習(xí)提問簡諧運動的能量是否守恒?如何轉(zhuǎn)化 ?什么叫阻尼振動，其振幅、能量隨時問如何變化?學(xué)生回答問題，教師根據(jù)回答情況給予評價，并對上述問題簡要總結(jié)簡諧運動在運動過程中的能量是守恒的 對于彈簧振子， 能量在動能和彈性勢能之間相互轉(zhuǎn)換， 能量總量不變；對于單擺，能量在動能和重力勢能之間相互轉(zhuǎn)換，能量的總量保持不變阻尼振動是指在振動過程中振幅不斷減小的振動 其振幅和能量隨著時間的延長在變小，最后停止振動2新課導(dǎo)入前面我們從運動學(xué)、 能量的角度對機械振動中的簡諧運動進行了學(xué)習(xí) 今天，我們一起來學(xué)習(xí)機械振動中的另一種運動受迫振動及其

5、特例共振二、新課教學(xué)( 一 ) 受迫振動基礎(chǔ)知識請學(xué)生閱讀課文第一部分，思考下列問題： 投影出示 1. 什么是阻尼振動 ?2. 什么是驅(qū)動力 ?3. 驅(qū)動力的作用是什么 ?4. 什么是受迫振動 ?5. 受迫振動與阻尼振動有何關(guān)系 ?學(xué)生閱讀課文后，得出結(jié)論：1. 振幅不斷減小的振動叫阻尼振動2. 維持阻尼振動時的周期性施加的外力叫驅(qū)動力3. 驅(qū)動力的作用是給阻尼振動補充能量以維持振動繼續(xù)4. 物體在外界驅(qū)動力作用下的振動叫受迫振動5. 受迫振動一般是阻尼振動。但阻尼振動不一定是受迫振動深入探究實驗一：讓豎直彈簧振子在豎直方向運動，并測出其周期實驗二：勻速轉(zhuǎn)動手柄。 給豎直彈簧振子周期性地施加驅(qū)

6、動力，測量此時該振子的周期實驗三：改變轉(zhuǎn)動手柄的速度，但仍保持勻速，測定此時振子的周期學(xué)生觀察、測試完畢后，討論下列問題： 投影片出示 1. 實驗測得該彈簧振子的周期是多少?22.從實驗二中測得的周期是多少?3.從實驗三中測得的周期是多少?4.哪個周期是振子的固有周期?5.從實驗二、實驗三來看，振子的周期與轉(zhuǎn)動手柄之間有何關(guān)系?學(xué)生測量、討論后得出結(jié)論：l 、 2、 3 三個問題實際教學(xué)時作答4. 從實驗一中測得的周期是彈簧振子的固有周期5. 從實驗二、 實驗三的觀測和測量來看 振子振動的周期與勻速轉(zhuǎn)動手柄的周期是一樣的即手柄每轉(zhuǎn)一圈，振子完成一次全振動教師總結(jié)從上述實驗可以看到： 物體做受迫

7、振動時 振動穩(wěn)定后的頻率等于驅(qū)動力的頻率 跟物體的固有頻率無關(guān)基礎(chǔ)知識應(yīng)用用長為 10 cm的線拴一小球, 手捏線的一端使其在豎直平面內(nèi)擺動. 若手每隔0.5 s 左右勻速晃動一次，則：(1)小球擺動的固有周期為多少?(2)小球?qū)嶋H擺動的周期為多少?(g=10 m s。 ) 參考答案 (1)0.6 s(2)0.5 s( 二 ) 共振基礎(chǔ)知識請同學(xué)們閱讀課文。思考下列問題： 投影出示 1. 什么叫共振 ?2. 共振與受迫振動有何關(guān)系 ?學(xué)生閱讀后得出結(jié)論：1. 當(dāng)驅(qū)動力頻率接近物體固有頻率時，物體所做的受迫振動的振幅最大，這種現(xiàn)象叫共振。2. 共振是受迫振動中的一種特殊情況深入探究用右圖所示的單

8、擺共振演示儀完成下列實驗：實驗一：把 D拉離平衡位置 , 放手后使其在豎直面內(nèi)擺動 . 實驗二：把 A 拉離平衡位置 , 放手后使其在豎直面內(nèi)擺動 . 實驗三：把 E 拉離平衡位置 , 放手后使其在豎直面內(nèi)擺動 . 學(xué)生觀察實驗后回答下列問題：1. 描述實驗一看到的現(xiàn)象2. 描述實驗二所觀察到的現(xiàn)象3. 描述實驗三所觀察到的現(xiàn)象4. 五個小球的固有頻率有何關(guān)系 ?35.三個實驗中小球都做什么運動?6.從三個實驗中你得到什么結(jié)論?學(xué)生觀察、討論后得出結(jié)論1. 從實驗一可以看到： D球開始擺動后 . 其余小球跟著開始擺動 .A 、B、C三球的振幅比 E球的振幅大 ( 看偏角 ) 但 A、B、 C、

9、 E 四球的頻率與D 球相同2.從實驗二中可以看到：A 球開始擺動后, 其余小球跟著開始擺動,B 、C兩球的振幅比D、E 兩球大 B、C 兩球振幅差別不明顯.D 、E 兩球振幅的差別也不明顯. 但 B、C、 D、E 四球的頻率與 A 球相同3. 從實驗三中可以看到： E 球開始振動后其余小球跟著開始振動， A、 B、 C 三球振幅差別不大 . 但部大于 D球，同時 A、 B、 C、D 四球振動的頻率與 E 球相同4. 五個小球若單獨運動時都可看作單擺, 由單擺周期公式： T 2l知 ;gT DTA=TB=TCTE.即 :f Ef A=f B=f Cf D5. 在上述三個實驗中除開始振動的小球外

10、，其余小球都做受迫振動，其驅(qū)動力來源于開始擺動的小球施加在橫線上的力6. 從上述三個實驗可知：物體做受迫運動時其振幅和本身固有頻率與驅(qū)動力的頻率有關(guān)當(dāng)驅(qū)動力頻率與固有；頻率相差較大時、振幅較小，當(dāng)驅(qū)動力的頻率與固有頻率相差較小時，振幅較大；當(dāng)驅(qū)動力的頻率與固有頻率相等時 , 振幅最大教師總結(jié)從上面實驗可知：(1)當(dāng)驅(qū)動力頻率和固有頻率相等或非常接近時, 物體振幅最大， 我們把受迫振動的這種現(xiàn)象叫共振(2) 發(fā)生共振的條件是：驅(qū)動力的頻率接近或等于物體的固有頻率基礎(chǔ)知識應(yīng)用1. 在火車車廂里用懸線吊一個小球，由于鐵軌接合處的震動使球擺動如果鐵軌長12.5 m ，線長 40 cm，那么當(dāng)火車的速度

11、達m s 時，球擺動的振幅最大?2. 如圖為一單擺的共振曲線 . 則該單擺的擺長約為多少 ?共振時單擺的振幅是多少 ?(g=10 m s。 ) 參考答案 1. 解：當(dāng)擺球與火車發(fā)生共振時。球擺動的振幅最大 , 擺球做受迫振動 , 驅(qū)動力的頻率即為火車與鐵軌接合處相撞擊的頻率：由共振條件知： f 驅(qū) =f 固 即 T 驅(qū) =T 固而 :T 驅(qū) = Lv又 T固= 2lg4所以 vL = 2l1l=10m/sg , v=2g2. 解：由共振條件可知：f 驅(qū) =f 固 . 由共振曲線知f 驅(qū) =O.5 Hz 時單擺振幅最大 , 發(fā)生了共振則： f 固 =O.5 Hz ，所以 T 固 =2 s又由 T

12、 固= 2glT固2 g1m知 l= 4 2由共振曲線知：共振時A=l0 cm ( 三 ) 聲音的共鳴基礎(chǔ)知識演示共鳴實驗：實驗一：拿兩個相同音叉，靠近放在一起, 打擊 A 一下后 , 停會兒用手按住 A實驗二：把音叉插在共鳴箱上, 重復(fù)上述實驗實驗三：在 B 音叉上套一皮套 , 重復(fù)上述實驗學(xué)生觀察時思考下列問題：1. 描述上面各實驗的現(xiàn)象2. 為什么實驗二中 B 的聲音比實驗一的大 ?3. 為什么實驗一、二 B 音叉發(fā)聲而實驗三不發(fā)聲學(xué)生觀察思考后得出結(jié)論：1. 從實驗一中可以聽到 B 的聲音 , 說明 B 音叉發(fā)生了振動從實驗二中可以聽到B 的聲音，且聲音比實驗一的大, 說明 B 音叉振

13、動比實驗一中要強一些從實驗三中發(fā)現(xiàn)，此時B 音叉并沒有發(fā)音說明B 沒有振動或振動很弱2. 在實驗二中 ,B 音叉之所以發(fā)出的聲音大其原因是共鳴箱的空氣與音叉的振動發(fā)生了共振 , 使聲音得以加強3. 實驗三中 , 在 B 音叉上套了皮套 , 改變了 B音叉的固有頻率 , 使之不能與 A 音叉發(fā)生共振 , 所以聽不到 B 音叉的聲音深入探究請同學(xué)們討論下面問題：B 音叉與 A 音叉發(fā)生共振時，其驅(qū)動力來源于哪兒?討論后得出結(jié)論：A 叉股振動后 , 推動周圍空氣發(fā)生振動 , 當(dāng) B 音叉周圍空氣開始振動后 , 就會周期性地對 B 音叉的叉股施加驅(qū)動力 , 使 B 音叉的叉股發(fā)生振動 , 產(chǎn)生聲音教師總結(jié)我們把實驗中聲音發(fā)生共振的這種現(xiàn)象叫聲音的共鳴基礎(chǔ)知識應(yīng)用試用所學(xué)知識解釋二胡下面共鳴箱的作用( 四 ) 共振的應(yīng)用與防止基礎(chǔ)知識請學(xué)生閱讀課文，回答下列問題：列舉共振應(yīng)用實例2. 列舉共振防止實例學(xué)生閱讀后得出結(jié)論：1. 應(yīng)用共振的實例有：樂器的共鳴箱測量機器轉(zhuǎn)速5共振篩2. 防止共振的實例有：過橋時要走便步輪船在有波浪的海面行駛時。改變航向來避免共振發(fā)生機器運轉(zhuǎn)時為防止共振而調(diào)整轉(zhuǎn)速深入探究1.應(yīng)用共振的物理原理是什么?2.防止共振的物理原理是什么?學(xué)生討論后回答：1.