2022年-年高中物理14阻尼振動(dòng)受迫振動(dòng)教案教科版選修3-4

1、2021-2021 年高中物理 14阻尼振動(dòng)受迫振動(dòng)教案 教科版選修 3-4課題阻尼振動(dòng)受迫振動(dòng)課型新授課課時(shí)數(shù)1 課時(shí)1. 知道什么是受迫振動(dòng),知道受迫振動(dòng)的頻率等于驅(qū)動(dòng)力的頻率.教學(xué)2. 知道什么是共振以及發(fā)生共振的條件.目標(biāo)3. 知道共振的應(yīng)用和防止的實(shí)例.重點(diǎn)重點(diǎn)： 1. 什么是受迫振動(dòng) . 2.什么是共振及產(chǎn)生共振的條件難點(diǎn)難點(diǎn)： 1. 物體發(fā)生共振準(zhǔn)備于驅(qū)動(dòng)力的頻率與物體固有頻率的關(guān)系,與驅(qū)動(dòng)力大小無關(guān) . 2.當(dāng) f 驅(qū) 固時(shí),物體做受迫振動(dòng)的振幅最大.教學(xué)（老師填教法或點(diǎn)可編輯資料 - - - 歡迎下載過程主要內(nèi)容撥的方法 ,同學(xué)填學(xué)問要點(diǎn)或反思）可編輯資料 - - - 歡迎下

2、載一，【預(yù)習(xí)導(dǎo)引】1. 什么是阻尼振動(dòng) .同學(xué)答：二，實(shí)際的振動(dòng)系統(tǒng)不行防止地要受到摩擦阻力和其他因素的影響, 系統(tǒng)的機(jī)械能損耗,導(dǎo)致振動(dòng)完全停止,這類振動(dòng)叫三，阻尼振動(dòng).2. 引入：同學(xué)們,我們知道,物體之所以做阻尼振動(dòng),是由 于機(jī)械能在損耗, 那么假如在機(jī)械能損耗的同時(shí)我們不斷地給它補(bǔ)充能量物體的振動(dòng)情形又如何呢.本節(jié)課我們來爭辯四，有關(guān)的問題 .【建構(gòu)新知】1. 受迫振動(dòng)(1) 演示,用右圖所示的試驗(yàn)裝置向下拉一下振子,觀看它的振動(dòng)情形.同學(xué)答：振子做的是阻尼振動(dòng).請一位同學(xué)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)把手,觀看振動(dòng)物體的振動(dòng)情形和剛才有什么不同.同學(xué)答：剛才振子振動(dòng)一會(huì)就停下來,而現(xiàn)在振子能夠連續(xù)地振動(dòng)下

3、去.老師問：使振子能夠連續(xù)振動(dòng)下去的緣由是什么.同學(xué)答：是把手給了振動(dòng)系統(tǒng)一個(gè)周期性的力的作用.(2) 通過上述演示分析：作用于振動(dòng)系統(tǒng), 使系統(tǒng)能連續(xù)地振動(dòng)下去的外力叫驅(qū)動(dòng)力.物體在外界驅(qū)動(dòng)力作用下所做的振動(dòng)叫受迫振動(dòng).(3) 老師問：假如我們給系統(tǒng)施加一作用時(shí)間很短的驅(qū)動(dòng)力, 系統(tǒng)能連續(xù)地振動(dòng)下去嗎.同學(xué)爭辯后得到：要想使物體能連續(xù)地振動(dòng)下去,必需給振動(dòng)系統(tǒng)施加一個(gè)周期性的驅(qū)動(dòng)力作用.(4) 同學(xué)們想一想：有哪些物體做的是受迫振動(dòng).同學(xué)答： 發(fā)動(dòng)機(jī)正在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)汽車本身的振動(dòng).正在發(fā)聲的揚(yáng)可編輯資料 - - - 歡迎下載五，聲器紙盒的振動(dòng). 飛機(jī)從房屋上飛過時(shí)窗玻璃的振動(dòng).我們聽到聲音時(shí)耳膜的

4、振動(dòng)等.(5) 受迫振動(dòng)的實(shí)例電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的振針.工作時(shí)縫紉機(jī)的振針.揚(yáng)聲器的紙盒.跳水競賽時(shí),人在跳板上走過時(shí),跳板的振動(dòng).機(jī)器底座在機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)發(fā)生的振動(dòng).(6) 通過剛才的學(xué)習(xí),我們知道物體在周期性的驅(qū)動(dòng)力作用下所做的振動(dòng)叫受迫振動(dòng).那么周期性作用的驅(qū)動(dòng)力的頻率，受迫振動(dòng)的頻率，系統(tǒng)的固有頻率之間有什么關(guān)系呢.仍以上圖中的裝置進(jìn)行如下演示：用不同的轉(zhuǎn)速分別勻速地轉(zhuǎn)動(dòng)把手,觀看振子的振動(dòng)快慢情形.同學(xué)表達(dá)觀看到的現(xiàn)象：當(dāng)把手轉(zhuǎn)速小時(shí),振子振動(dòng)較慢. 當(dāng)把手轉(zhuǎn)速大時(shí),振子振動(dòng)較快.定性總結(jié)： 物體做受迫振動(dòng)時(shí),振子振動(dòng)的快慢隨驅(qū)動(dòng)力變化的快慢而變化.(7) 老師：經(jīng)過定量試驗(yàn)證明物體做受迫振

5、動(dòng)時(shí),振動(dòng)穩(wěn)固后的頻率等于驅(qū)動(dòng)力的頻率.受迫振動(dòng)的頻率跟物體的固有頻率沒有關(guān)系.2. 共振過渡引言： 受迫振動(dòng)的頻率等于驅(qū)動(dòng)力的頻率,與物體的固有頻率無關(guān), 但是假如驅(qū)動(dòng)力的頻率接近或等于物體的固有頻率時(shí)又會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象呢.(1) 演示試驗(yàn) 二介紹右圖所示的共振演示儀 在一根張緊的繩子ab 上掛了幾個(gè)擺,其中 A，B，C 的擺長相等 .演示： 先讓 A 擺搖擺, 觀看在搖擺穩(wěn)固后的現(xiàn)象 . 同學(xué)描述看到的現(xiàn)象 .A 搖擺起來后, B，C，D，E 也隨之搖擺,但是它們搖擺的振幅不同, A，B，C 搖擺的振幅差不多,而 D搖擺的振幅最小 .(2) 出示分析摸索題a: A，B，C 擺長相同,意味著它

6、們的固有頻率有什么關(guān)系.六，依據(jù)是什么 .b: B，C，D，E 做的是什么振動(dòng) .如是受迫振動(dòng),驅(qū)動(dòng)力由什么供應(yīng) .c: 據(jù)觀看到的現(xiàn)象可得到什么結(jié)論.(3) 同學(xué)爭辯后回答 據(jù)和 得到, A，B，C 三擺的固有頻率相同 . B，C，D，E 做的是受迫振動(dòng),它們的驅(qū)動(dòng)力都是由先擺起來的 A擺供應(yīng)的 .可編輯資料 - - - 歡迎下載據(jù)試驗(yàn)現(xiàn)象得到：驅(qū)動(dòng)力的頻率f等于振動(dòng)物體的固 有頻率 f時(shí),振幅最大,驅(qū)動(dòng)力的頻率跟固有頻率f 相差越大,振幅越小 .(4) 通過上述試驗(yàn),我們得到：受迫振動(dòng)的振幅A 與驅(qū)動(dòng)力的 f 及振動(dòng)物體的固有頻率之間的關(guān)系有關(guān),它們之間的這七，種關(guān)系可用圖象來表示：這個(gè)圖

7、象叫共振曲線.用多媒體出示共振曲線a: 同學(xué)表達(dá)坐標(biāo)軸代表的物理量.縱軸：表示受迫振動(dòng)的振幅.橫軸：表示驅(qū)動(dòng)力的頻率.b: 據(jù)圖象特點(diǎn),同學(xué)表達(dá)受迫振動(dòng)的振幅，驅(qū)動(dòng)力的頻率，物體的固有頻率之間的關(guān)系 .當(dāng)驅(qū)動(dòng)力頻率等于物體固有頻率時(shí),物體振幅最大, 驅(qū)動(dòng)力頻率與固有頻率相差越大,物體的振幅越小.結(jié)論： 驅(qū)動(dòng)力的頻率接近物體的固有頻率時(shí),受迫振動(dòng)的振幅最大,這種現(xiàn)象叫做共振.(5) 演示：介紹試驗(yàn)用具：兩個(gè)頻率相同的帶有共鳴箱的音叉,放在試驗(yàn)臺上 .先用小槌打擊音叉 A 的叉股, 使它發(fā)聲, 過一會(huì)兒,用手按住音叉 A 的叉股,使 A停止發(fā)聲,同學(xué)描述產(chǎn)生的現(xiàn)象 . 可以聽到?jīng)]被敲響的音叉發(fā)出了

8、聲音 .在音叉的叉股上套上一個(gè)套管, 重新做步驟, 同學(xué)描述產(chǎn)生的現(xiàn)象 .聽不到音叉 B 發(fā)出的聲音了 .(6) 同學(xué)閱讀課文,得到產(chǎn)生上述現(xiàn)象的緣由音叉 A的叉股被敲時(shí)發(fā)生振動(dòng), 在空氣中激起聲波, 聲波傳到音叉 B,給音叉 B 以周期性的驅(qū)動(dòng)力 .第一次試驗(yàn)時(shí), A，B 的固有頻率相同,符合產(chǎn)生共振的條件,于是 B 的振幅最大,就可以聽到 B發(fā)出的聲音 .其次次試驗(yàn)時(shí),由于給 B 的音叉套上了套管,使 A，B 的固有頻率不再相同, 此時(shí) B 不能產(chǎn)生共振, 發(fā)出的聲音很小, 甚至聽不到 .(7) 同學(xué)回答什么是聲音的共鳴 . 聲音的共振現(xiàn)象叫共鳴 共鳴箱所起的作用是什么 .使音叉的聲音加強(qiáng)

9、 .3. 共振的應(yīng)用和防止(1) 同學(xué)閱讀課文,總結(jié)共振的應(yīng)用和防止的實(shí)例.(2) 同學(xué)回答：應(yīng)用的實(shí)例：共振篩，音箱.防止的實(shí)例：火車過橋慢開,把握機(jī)器的轉(zhuǎn)速等.(3) 實(shí)例：應(yīng)用的實(shí)例：a: 小提琴，二胡等樂器設(shè)置共鳴箱.可編輯資料 - - - 歡迎下載b: 建筑工地上澆鑄混凝土?xí)r使用的振搗器.c: 粒料分別時(shí)使用的共振篩.防止的實(shí)例：a: 軍隊(duì)或火車過橋時(shí)要放慢速度或便步走.b: 輪船航行時(shí)要看波浪的打擊方向而轉(zhuǎn)變輪船的航向和速度.c: 機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)為了防止共振要調(diào)劑轉(zhuǎn)速.(4) 同學(xué)通過上述實(shí)例分析,回答：利用共振時(shí), 應(yīng)如何去做 . 利用共振時(shí), 應(yīng)使驅(qū)動(dòng)力的頻率接近或等于物體的固有頻

10、率防止共振時(shí), 應(yīng)如何做 . 在需要防止共振時(shí), 應(yīng)使驅(qū)動(dòng)力的頻率與振動(dòng)物體的固有頻率不同,而且相差越大越好.中要防止共振 .【學(xué)問運(yùn)用】可編輯資料 - - - 歡迎下載例題 1一懸掛于天花板上的單擺的共振線如圖,由圖可知（ 1）此單擺的擺長為. （ 2）共振時(shí)單擺的振幅為.【課堂訓(xùn)練】課本問題與練習(xí) P12【回憶小結(jié)】A / cm600.50f / Hz可編輯資料 - - - 歡迎下載1. 物體在外界驅(qū)動(dòng)力作用下所做的振動(dòng)叫受迫振動(dòng). 受迫振動(dòng)的頻率取決于驅(qū)動(dòng)力的頻率.2. 共振是受迫振動(dòng)的特殊情形, 共振是當(dāng)驅(qū)動(dòng)力的頻率等于物體固有頻率時(shí),受迫振動(dòng)的振幅最大的現(xiàn)象.3. 共振在實(shí)際中的應(yīng)用

11、, 往往是利用共振振幅大的特點(diǎn),但有時(shí)也要防止發(fā)生共振,防止產(chǎn)生有害后果.八 ，教 學(xué)反思九，課后作業(yè) :課本中本節(jié)課后練習(xí)1，22021-2021 年高中物理 14.2 電磁振蕩教學(xué)設(shè)計(jì)新人教版選修 3-4【教學(xué)目標(biāo) 】一，學(xué)問與技能1. 會(huì)分析電磁振蕩過程中極板上的電荷量，板間電場強(qiáng)度，電場能和線圈中的電流，磁感應(yīng)強(qiáng)度，磁場能等各物理量的變化規(guī)律.2. 懂得電容，電感線圈在振蕩過程中的作用.可編輯資料 - - - 歡迎下載3. 知道振蕩過程中振幅逐步減小的緣由,知道如何得到振幅不變的振蕩.4. 知道電磁振蕩的周期與頻率公式.二，過程與方法1. 通過對演示試驗(yàn)的觀看,培養(yǎng)同學(xué)的觀看才能，規(guī)律

12、推理才能和想象才能.2. 通過對電磁振蕩課件的觀看,培養(yǎng)同學(xué)的分析才能，比較才能和概括才能.三，情感態(tài)度與價(jià)值觀 1通過對振蕩過程中各物理量變化的分析,讓同學(xué)體會(huì)物理過程中的守恒思想.2通過畫出一些物理量變化圖形,讓同學(xué)體會(huì)圖象對復(fù)雜現(xiàn)象爭辯的簡潔之美，對稱美，和諧美.【教學(xué)重點(diǎn) 】電磁振蕩過程中各物理量的變化規(guī)律及各物理量變化之間的關(guān)系.【教學(xué)難點(diǎn) 】電容，電感線圈在振蕩過程中的作用.【教學(xué)方法 】啟示同學(xué)摸索爭辯.對比總結(jié)歸納.演示試驗(yàn).多媒體課件幫忙.【教學(xué)模式 】老師引導(dǎo)下的爭辯式.【教學(xué)用具 】電磁振蕩演示試驗(yàn)儀.多媒體課件及配套設(shè)施.振蕩過程分析圖表（提前印發(fā)給同學(xué), 一式兩份）【

13、教學(xué)過程 】一，復(fù)習(xí)并引入新課可編輯資料 - - - 歡迎下載師：什么叫機(jī)械振動(dòng),它有哪些重要的特點(diǎn)？生爭辯得：物體在某一位置兩側(cè)所做的往復(fù)運(yùn)動(dòng)叫機(jī)械振動(dòng),它的最重要的特點(diǎn)是一些物理量都做周期性的變化,如回復(fù)力，加速度，位移，速度，動(dòng)能，勢能等.師：機(jī)械振動(dòng)在介質(zhì)中傳播就形成了機(jī)械波,我們第1 節(jié)學(xué)習(xí)的電磁波確定也是某種振動(dòng)的傳播引起的,我們把這種振動(dòng)叫做電磁振蕩,本節(jié)課我們就爭辯電磁振蕩的產(chǎn)生及變化規(guī)律.二，新課教學(xué)板書一：電磁振蕩的產(chǎn)生板書 1振蕩電路 LC 回路板圖（如圖 -1 所示）并介紹各組成部分,指出哪部分電路叫LC 回路板書 2電磁振蕩的產(chǎn)生介紹與板圖對應(yīng)的LC回路試驗(yàn)裝置，試驗(yàn)

14、的做法.先讓同學(xué)猜可能看到什么現(xiàn)象,然后老師再演示（可以多做幾次）,讓同學(xué)說出看到了什么現(xiàn)象？說明白什么？（電流表的指針左右搖擺.搖擺幅度越來越小,最終停止.說明白電路中的電流是大小，方向都在變化的,最終變?yōu)榱?）師：假如忽視能量損耗,LC回路中的電流大小就不會(huì)變化,也就是說回路中的電流的大小和方向做周期性的變化,我們把這種電流叫振蕩電流.板書 3振蕩電路中產(chǎn)生的大小和方向做周期性的變化的電流叫振蕩電流.師：這種電流其實(shí)就是交變電流,假如用示波器觀看會(huì)發(fā)覺,它的波形也是正弦形狀, 但是由于頻率很高,可以達(dá)到 KHZ 或 MHZ,因此把它叫做振蕩電流.可編輯資料 - - - 歡迎下載師：從演示試

15、驗(yàn)中我們可以看出振蕩電流的變化經(jīng)過幾個(gè)過程后就開頭重復(fù),從電容器剛開頭放電說起,電流的大小，方向經(jīng)受了幾個(gè)過程后就完成一個(gè)周期呢？可以把演示試驗(yàn)中看到的現(xiàn)象與黑板上的電路圖結(jié)合起來考慮.生爭辯得：逆時(shí)針增大.逆時(shí)針減小.順時(shí)針增大.順時(shí)針減小.師：大家把電流的變化規(guī)律填在印發(fā)的振蕩過程分析圖表上,甲圖即為電容器剛開頭放電的瞬時(shí),如在甲圖下方填上i=0 ,在的下方填寫電流逆時(shí)針,增大,依次類推,把一個(gè)周期中的振蕩電流的變化規(guī)律填在圖表上.同學(xué)填寫后,老師讓幾個(gè)同學(xué)上講臺用實(shí)物投影演示答案，老師組織大家核對點(diǎn)評.師：大家知道機(jī)械振動(dòng)過程中發(fā)生周期性變化的物理量有多個(gè),那么在電磁振蕩過程中發(fā)生周期性

16、變化的物理量是只有電流嗎,仍有什么物理量？生爭辯得：極板上的電荷量，板間電場強(qiáng)度，電場能和線圈中的電流，磁感應(yīng)強(qiáng)度，磁場能.師：從演示試驗(yàn)的裝置中我們只能感性熟識振蕩電流的變化規(guī)律,要感性熟識其它物理量的變化規(guī)律,我們要借助多媒體課件,把我們看不到的東西顯現(xiàn)出來.板書二，振蕩過程中的變化規(guī)律老師演示電磁振蕩課件,將全部物理量的變化都顯示出來,要求同學(xué)觀看一個(gè)周期中極板上的電荷量，板間電場強(qiáng)度，電場能和線圈中的電流，磁感應(yīng)強(qiáng)度，磁場能等各物理量的變化規(guī)律.將觀看到的結(jié)果填在分析圖表的相應(yīng)位置上,比如第一個(gè)過程如圖-2 所示（用實(shí)物投影演示）.同時(shí)如規(guī)定逆時(shí)針方向的電流為正,在相應(yīng)位置畫出i-t圖

17、象,畫出電容器上極板的 q-t圖象.可編輯資料 - - - 歡迎下載同學(xué)觀看課件（課件中的變化過程要緩慢）,一邊爭辯,一邊填寫各物理量的變化規(guī)律, 最終找?guī)讉€(gè)同學(xué)上講臺用實(shí)物投影呈現(xiàn)，講解自己的結(jié)論（同學(xué)自己用暫停鍵把握課件進(jìn)行講解,每個(gè)同學(xué)只呈現(xiàn)一個(gè)過程,老師組織其他同學(xué)點(diǎn)評）,最終形成如圖-3 所示的結(jié)論.可編輯資料 - - - 歡迎下載可編輯資料 - - - 歡迎下載師：為什么 LC 回路中會(huì)顯現(xiàn)這樣的變化規(guī)律呢？這確定與線圈和電容器起的作用有關(guān).老師組織同學(xué)爭辯線圈與電容器都起到什么作用,老師可以提問：假如用導(dǎo)線直接連接布滿電的電容器仍有沒有振蕩產(chǎn)生？假如用導(dǎo)線直接連接布滿磁場能的線圈

18、仍有沒有振蕩產(chǎn)生？以此來激發(fā)同學(xué)的爭辯.板書三，振蕩的產(chǎn)憤怒理：線圈的自感作用和電容器的充放電作用造成電場能與磁場能的相互轉(zhuǎn)化.師：既然我們知道了振蕩的產(chǎn)憤怒理,我們能不能不從感官上分析物理量的變化規(guī)律, 而完全依據(jù)機(jī)理規(guī)律推理各物理量的變化規(guī)律呢？生爭辯,老師點(diǎn)撥關(guān)鍵之處：如第一次放電完畢的瞬時(shí)電流開頭減小,但方向仍是逆時(shí)針,同時(shí)電流方向是正電荷流淌方向,因此電容器的下極板的正電荷越來越多,上極板的負(fù)電荷越來越多,即電容器開頭反向充電.可編輯資料 - - - 歡迎下載師：大家從規(guī)律推理的角度再填寫一次分析圖表,填完后與剛才的進(jìn)行核對,看是否一樣.生：規(guī)律推理,填寫圖表,核對.師：在剛才的演示試驗(yàn)中我們可以看到,由于能量的損耗,振蕩電流是逐步減弱的,假如畫出電流隨時(shí)間變化的曲線,我們發(fā)覺它的振幅會(huì)越來越小,仿照阻尼振動(dòng)的說法,這種振蕩我們可以叫做阻尼振蕩,同樣類比受迫振動(dòng)的學(xué)問,請你說一說如