教科版選修34教案：1.4阻尼振動(dòng) 受迫振動(dòng)

1、選修3-4 第一章機(jī)械振動(dòng)1.4阻尼振動(dòng) 受迫振動(dòng)教案一、教學(xué)三維目標(biāo)（一）知識(shí)與技能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。2.知道什么是共振以及發(fā)生共振的條件。3.知道共振的應(yīng)用和防止的實(shí)例。（二）過(guò)程與方法：觀察演示實(shí)驗(yàn)，概括出阻尼振動(dòng)和受迫振動(dòng)的特點(diǎn)，培養(yǎng)由實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象得出物理結(jié)論的能力。（三）情感、態(tài)度與價(jià)值觀：1、培養(yǎng)學(xué)生善于觀察與思考的學(xué)習(xí)習(xí)慣。  2、通過(guò)受迫振動(dòng)的頻率由驅(qū)動(dòng)力的頻率決定，認(rèn)識(shí)內(nèi)因和外因的關(guān)系。通過(guò)共振的應(yīng)用和防止的教學(xué)，滲透一分為二的觀點(diǎn)；  3、懂得進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)是學(xué)習(xí)與掌握物理知識(shí)的主要途經(jīng)。二、教學(xué)重

2、點(diǎn)：1.什么是受迫振動(dòng). 2.什么是共振及產(chǎn)生共振的條件三、教學(xué)難點(diǎn)：1.物體發(fā)生共振決定于驅(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(wú)關(guān). 2.當(dāng)f驅(qū)固時(shí)，物體做受迫振動(dòng)的振幅最大。四、教學(xué)過(guò)程（一）【預(yù)習(xí)導(dǎo)引】1.什么是阻尼振動(dòng)?學(xué)生答：（二）實(shí)際的振動(dòng)系統(tǒng)不可避免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(lèi)振動(dòng)叫阻尼振動(dòng)。（三）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，那么如果在機(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(lái)研究有關(guān)的問(wèn)題.（四）【建構(gòu)新知】1.受迫振動(dòng)(1)演示，用右圖所示的實(shí)驗(yàn)裝

3、置向下拉一下振子，觀察它的振動(dòng)情況.學(xué)生答：振子做的是阻尼振動(dòng).請(qǐng)一位同學(xué)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)把手，觀察振動(dòng)物體的振動(dòng)情形和剛才有什么不同?學(xué)生答：剛才振子振動(dòng)一會(huì)就停下來(lái)，而現(xiàn)在振子能夠持續(xù)地振動(dòng)下去.教師問(wèn)：使振子能夠持續(xù)振動(dòng)下去的原因是什么?學(xué)生答：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(guò)上述演示分析：作用于振動(dòng)系統(tǒng)，使系統(tǒng)能持續(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)教師問(wèn)：如果我們給系統(tǒng)施加一作用時(shí)間很短的驅(qū)動(dòng)力，系統(tǒng)能持續(xù)地振動(dòng)下去嗎?學(xué)生討論后得到：要想使物體能持續(xù)地振動(dòng)下去，必須給振動(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

4、體做的是受迫振動(dòng)?學(xué)生答：發(fā)動(dòng)機(jī)正在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)汽車(chē)本身的振動(dòng)；正在發(fā)聲的揚(yáng)聲器紙盒的振動(dòng)；飛機(jī)從房屋上飛過(guò)時(shí)窗玻璃的振動(dòng)；我們聽(tīng)到聲音時(shí)耳膜的振動(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；跳水比賽時(shí)，人在跳板上走過(guò)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(guò)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?還以上圖中的裝置進(jìn)行如下演示：用不同的轉(zhuǎn)速分別勻速地轉(zhuǎn)動(dòng)把手，觀察振子的振動(dòng)快慢情況.學(xué)生敘述觀察到的現(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)

5、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)教師：經(jīng)過(guò)定量實(shí)驗(yàn)證明物體做受迫振動(dòng)時(shí)，振動(dòng)穩(wěn)定后的頻率等于驅(qū)動(dòng)力的頻率.受迫振動(dòng)的頻率跟物體的固有頻率沒(méi)有關(guān)系.2.共振過(guò)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(wú)關(guān)，但是如果驅(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)演示實(shí)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(zhǎng)相等.演示：先讓A擺擺動(dòng)，觀察在擺動(dòng)穩(wěn)定后的現(xiàn)象.學(xué)生描述看到的現(xiàn)象.A擺動(dòng)起來(lái)后，B、C、D、E也隨之?dāng)[動(dòng)，但是它們擺動(dòng)的幅不同，A、B、C擺動(dòng)的振幅差

6、不多，而D擺動(dòng)的振幅最小.(2)出示分析思考題a:A、B、C擺長(zhǎng)相同，意味著它們的固有頻率有什么關(guān)系?根據(jù)是什么?b:B、C、D、E做的是什么振動(dòng)?若是受迫振動(dòng)，驅(qū)動(dòng)力由什么提供?c:據(jù)觀察到的現(xiàn)象可得到什么結(jié)論?(3)學(xué)生討論后回答 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(lái)的A擺提供的.據(jù)實(shí)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(guò)上述實(shí)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)，它們之間的這種關(guān)系可用圖象來(lái)表示：這個(gè)圖

7、象叫共振曲線.用多媒體出示共振曲線a:學(xué)生敘述坐標(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)，學(xué)生敘述受迫振動(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：介紹實(shí)驗(yàn)用具：兩個(gè)頻率相同的帶有共鳴箱的音叉，放在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上.先用小槌打擊音叉A的叉股，使它發(fā)聲，過(guò)一會(huì)兒，用手按住音叉A的叉股，使A停止發(fā)聲，學(xué)生描述產(chǎn)生的現(xiàn)象.可以聽(tīng)到?jīng)]被敲響的音叉發(fā)出了聲音.在音叉的叉股上套上一個(gè)套管

8、，重新做步驟，學(xué)生描述產(chǎn)生的現(xiàn)象.聽(tīng)不到音叉B發(fā)出的聲音了.(6)學(xué)生閱讀課文，得到產(chǎn)生上述現(xiàn)象的原因音叉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.第一次實(shí)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(tīng)到B發(fā)出的聲音.第二次實(shí)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(tīng)不到.(7)學(xué)生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).3.共振的應(yīng)用和防止(1)學(xué)生閱讀課文，總結(jié)共振的應(yīng)用和防止的實(shí)例.(2)學(xué)生回答：應(yīng)用的實(shí)例：共

9、振篩、音箱.防止的實(shí)例：火車(chē)過(guò)橋慢開(kāi)，控制機(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(lè)器設(shè)置共鳴箱.b:建筑工地上澆鑄混凝土?xí)r使用的振搗器.c:粒料分離時(shí)使用的共振篩.防止的實(shí)例：a:軍隊(duì)或火車(chē)過(guò)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改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)節(jié)轉(zhuǎn)速.(4)學(xué)生通過(guò)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?（五）【知識(shí)運(yùn)用】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(zhǎng)為。()（2）共振時(shí)單擺的振幅為。（六）【課堂訓(xùn)練】課本問(wèn)題與練習(xí)P12（七）【回顧小