高中物理第二冊受迫振動(dòng)、共振

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精七、受迫振動(dòng)共振從容說課本節(jié)內(nèi)容講述機(jī)械振動(dòng)的一種情況——受迫振動(dòng)及其特例-—共振.在前面幾節(jié)教學(xué)中，我們從運(yùn)動(dòng)學(xué)、能量的角度對機(jī)械振動(dòng)中最簡單的簡諧運(yùn)動(dòng)作了探討，本節(jié)我們將從運(yùn)動(dòng)學(xué)、能量、動(dòng)力學(xué)各個(gè)角度來綜合分析機(jī)械振動(dòng)中的受追振動(dòng).受迫振動(dòng)并不是無條件的運(yùn)動(dòng)，它要在周期性驅(qū)動(dòng)力作用下才會(huì)發(fā)生.并且驅(qū)動(dòng)力的頻率越接近固有頻率.受迫振動(dòng)的振幅就越大．當(dāng)驅(qū)動(dòng)力頻率與固有頻率相等時(shí)．振幅最大，這種現(xiàn)象叫共振．共振現(xiàn)象在生活中時(shí)有發(fā)生．有時(shí)帶來好處，有時(shí)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(diǎn)，本節(jié)的教學(xué)目標(biāo)定位如下:1.知道什么是受迫振動(dòng)．2。知道受迫振動(dòng)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(diǎn)定位如下:1。了解受迫振動(dòng)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(diǎn)定位如下：1.理解共振與受迫振動(dòng)的關(guān)系．2.理解共振與驅(qū)動(dòng)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(dòng)概念的理解采用實(shí)驗(yàn)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)人→實(shí)驗(yàn)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(shí)目標(biāo)1。知道受迫振動(dòng)的概念．2.知道受迫振動(dòng)頻率的決定因素．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(shí)的應(yīng)用能力．三、德育目標(biāo)1.通過對受迫振動(dòng)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(shí)．教學(xué)重點(diǎn)1。知道什么是受迫振動(dòng)．2.知道共振的產(chǎn)生條件．教學(xué)難點(diǎn)1。理解共振與受迫振動(dòng)的關(guān)系．2.理解共振與驅(qū)動(dòng)力的關(guān)系．教學(xué)方法1．對概念教學(xué)采用實(shí)驗(yàn)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,受迫振動(dòng)演示儀、音叉、單擺共振演示儀．課時(shí)安排l課時(shí)教學(xué)過程一、導(dǎo)入新課1．復(fù)習(xí)提問①簡諧運(yùn)動(dòng)的能量是否守恒?如何轉(zhuǎn)化？②什么叫阻尼振動(dòng)，其振幅、能量隨時(shí)問如何變化?學(xué)生回答問題,教師根據(jù)回答情況給予評(píng)價(jià)，并對上述問題簡要總結(jié)．①簡諧運(yùn)動(dòng)在運(yùn)動(dòng)過程中的能量是守恒的．對于彈簧振子，能量在動(dòng)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(dòng)能和重力勢能之間相互轉(zhuǎn)換，能量的總量保持不變．②阻尼振動(dòng)是指在振動(dòng)過程中振幅不斷減小的振動(dòng)．其振幅和能量隨著時(shí)間的延長在變小，最后停止振動(dòng)．2．新課導(dǎo)入前面我們從運(yùn)動(dòng)學(xué)、能量的角度對機(jī)械振動(dòng)中的簡諧運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了學(xué)習(xí)．今天，我們一起來學(xué)習(xí)機(jī)械振動(dòng)中的另一種運(yùn)動(dòng)-—受迫振動(dòng)及其特例-—共振．二、新課教學(xué)（一)受迫振動(dòng)基礎(chǔ)知識(shí)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(dòng)?2。什么是驅(qū)動(dòng)力？3.驅(qū)動(dòng)力的作用是什么？4.什么是受迫振動(dòng)？5。受迫振動(dòng)與阻尼振動(dòng)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(dòng)叫阻尼振動(dòng)．2.維持阻尼振動(dòng)時(shí)的周期性施加的外力叫驅(qū)動(dòng)力．3.驅(qū)動(dòng)力的作用是給阻尼振動(dòng)補(bǔ)充能量．以維持振動(dòng)繼續(xù)．4.物體在外界驅(qū)動(dòng)力作用下的振動(dòng)叫受迫振動(dòng)．5.受迫振動(dòng)一般是阻尼振動(dòng)。但阻尼振動(dòng)不一定是受迫振動(dòng)．深入探究實(shí)驗(yàn)一:讓豎直彈簧振子在豎直方向運(yùn)動(dòng)，并測出其周期．實(shí)驗(yàn)二：勻速轉(zhuǎn)動(dòng)手柄。給豎直彈簧振子周期性地施加驅(qū)動(dòng)力,測量此時(shí)該振子的周期．實(shí)驗(yàn)三：改變轉(zhuǎn)動(dòng)手柄的速度,但仍保持勻速，測定此時(shí)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(shí)驗(yàn)測得該彈簧振子的周期是多少？2。從實(shí)驗(yàn)二中測得的周期是多少？3。從實(shí)驗(yàn)三中測得的周期是多少？4.哪個(gè)周期是振子的固有周期？5.從實(shí)驗(yàn)二、實(shí)驗(yàn)三來看,振子的周期與轉(zhuǎn)動(dòng)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(gè)問題實(shí)際教學(xué)時(shí)作答．4。從實(shí)驗(yàn)一中測得的周期是彈簧振子的固有周期．5.從實(shí)驗(yàn)二、實(shí)驗(yàn)三的觀測和測量來看．振子振動(dòng)的周期與勻速轉(zhuǎn)動(dòng)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(dòng)．教師總結(jié)從上述實(shí)驗(yàn)可以看到：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．跟物體的固有頻率無關(guān)．基礎(chǔ)知識(shí)應(yīng)用用長為10cm的線拴一小球,手捏線的一端使其在豎直平面內(nèi)擺動(dòng)。若手每隔0。5s左右勻速晃動(dòng)一次，則：(1)小球擺動(dòng)的固有周期為多少？(2)小球?qū)嶋H擺動(dòng)的周期為多少?(g=10m／s.）[參考答案](1)0.6s(2）0。5s(二)共振基礎(chǔ)知識(shí)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(dòng)有何關(guān)系？學(xué)生閱讀后得出結(jié)論:1.當(dāng)驅(qū)動(dòng)力頻率接近物體固有頻率時(shí)，物體所做的受迫振動(dòng)的振幅最大，這種現(xiàn)象叫共振。2.共振是受迫振動(dòng)中的一種特殊情況．深入探究用右圖所示的單擺共振演示儀完成下列實(shí)驗(yàn)：實(shí)驗(yàn)一:把D拉離平衡位置，放手后使其在豎直面內(nèi)擺動(dòng).實(shí)驗(yàn)二：把A拉離平衡位置，放手后使其在豎直面內(nèi)擺動(dòng).實(shí)驗(yàn)三：把E拉離平衡位置,放手后使其在豎直面內(nèi)擺動(dòng)。學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)后回答下列問題：1.描述實(shí)驗(yàn)一看到的現(xiàn)象．2。描述實(shí)驗(yàn)二所觀察到的現(xiàn)象．3.描述實(shí)驗(yàn)三所觀察到的現(xiàn)象．4.五個(gè)小球的固有頻率有何關(guān)系?5。三個(gè)實(shí)驗(yàn)中小球都做什么運(yùn)動(dòng)？6。從三個(gè)實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)一可以看到：D球開始擺動(dòng)后.其余小球跟著開始擺動(dòng)。A、B、C三球的振幅比E球的振幅大(看偏角）．但A、B、C、E四球的頻率與D球相同．2。從實(shí)驗(yàn)二中可以看到：A球開始擺動(dòng)后,其余小球跟著開始擺動(dòng)，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(shí)驗(yàn)三中可以看到：E球開始振動(dòng)后其余小球跟著開始振動(dòng)，A、B、C三球振幅差別不大。但部大于D球，同時(shí)A、B、C、D四球振動(dòng)的頻率與E球相同．4.五個(gè)小球若單獨(dú)運(yùn)動(dòng)時(shí)都可看作單擺，由單擺周期公式：知;TD〉TA=TB=TC>TE.即:fE>fA=fB=fC〉fD5.在上述三個(gè)實(shí)驗(yàn)中除開始振動(dòng)的小球外，其余小球都做受迫振動(dòng)，其驅(qū)動(dòng)力來源于開始擺動(dòng)的小球施加在橫線上的力．6。從上述三個(gè)實(shí)驗(yàn)可知：物體做受迫運(yùn)動(dòng)時(shí)其振幅和本身固有頻率與驅(qū)動(dòng)力的頻率有關(guān)．①當(dāng)驅(qū)動(dòng)力頻率與固有；頻率相差較大時(shí)、振幅較小，②當(dāng)驅(qū)動(dòng)力的頻率與固有頻率相差較小時(shí)，振幅較大；③當(dāng)驅(qū)動(dòng)力的頻率與固有頻率相等時(shí),振幅最大．教師總結(jié)從上面實(shí)驗(yàn)可知:(1）當(dāng)驅(qū)動(dòng)力頻率和固有頻率相等或非常接近時(shí)，物體振幅最大，我們把受迫振動(dòng)的這種現(xiàn)象叫共振．（2)發(fā)生共振的條件是：驅(qū)動(dòng)力的頻率接近或等于物體的固有頻率．基礎(chǔ)知識(shí)應(yīng)用1。在火車車廂里用懸線吊一個(gè)小球，由于鐵軌接合處的震動(dòng)使球擺動(dòng)．如果鐵軌長12。5m，線長40cm,那么當(dāng)火車的速度達(dá)m／s時(shí)，球擺動(dòng)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(shí)單擺的振幅是多少？（g=10m／s。）［參考答案］1.解:當(dāng)擺球與火車發(fā)生共振時(shí)。球擺動(dòng)的振幅最大,擺球做受迫振動(dòng)，驅(qū)動(dòng)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)=又T固=所以=，v==10m/s2。解：由共振條件可知:f驅(qū)=f固。由共振曲線知f驅(qū)=O。5Hz時(shí)單擺振幅最大，發(fā)生了共振．則：f固=O.5Hz，所以T固=2s又由T固=知l=由共振曲線知:共振時(shí)A=l0cm．（三）聲音的共鳴基礎(chǔ)知識(shí)演示共鳴實(shí)驗(yàn):實(shí)驗(yàn)一:拿兩個(gè)相同音叉,靠近放在一起,打擊A一下后,停會(huì)兒用手按住A．實(shí)驗(yàn)二：把音叉插在共鳴箱上,重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)．實(shí)驗(yàn)三：在B音叉上套一皮套,重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)．學(xué)生觀察時(shí)思考下列問題：1.描述上面各實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象．2。為什么實(shí)驗(yàn)二中B的聲音比實(shí)驗(yàn)一的大?3.為什么實(shí)驗(yàn)一、二B音叉發(fā)聲而實(shí)驗(yàn)三不發(fā)聲．學(xué)生觀察思考后得出結(jié)論：1.從實(shí)驗(yàn)一中可以聽到B的聲音,說明B音叉發(fā)生了振動(dòng)．從實(shí)驗(yàn)二中可以聽到B的聲音，且聲音比實(shí)驗(yàn)一的大,說明B音叉振動(dòng)比實(shí)驗(yàn)一中要強(qiáng)一些．從實(shí)驗(yàn)三中發(fā)現(xiàn)，此時(shí)B音叉并沒有發(fā)音．說明B沒有振動(dòng)或振動(dòng)很弱．2。在實(shí)驗(yàn)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(dòng)發(fā)生了共振，使聲音得以加強(qiáng)．3。實(shí)驗(yàn)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(shí)，其驅(qū)動(dòng)力來源于哪兒？討論后得出結(jié)論：A叉股振動(dòng)后，推動(dòng)周圍空氣發(fā)生振動(dòng)，當(dāng)B音叉周圍空氣開始振動(dòng)后,就會(huì)周期性地對B音叉的叉股施加驅(qū)動(dòng)力，使B音叉的叉股發(fā)生振動(dòng),產(chǎn)生聲音．教師總結(jié)我們把實(shí)驗(yàn)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(shí)應(yīng)用試用所學(xué)知識(shí)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(shí)請學(xué)生閱讀課文，回答下列問題：列舉共振應(yīng)用實(shí)例．2.列舉共振防止實(shí)例．學(xué)生閱讀后得出結(jié)論:1.應(yīng)用共振的實(shí)例有：①樂器的共鳴箱．②測量機(jī)器轉(zhuǎn)速．③共振篩．‘2.防止共振的實(shí)例有：①過橋時(shí)要走便步．②輪船在有波浪的海面行駛時(shí)。改變航向來避免共振發(fā)生．③機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)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.應(yīng)用共振時(shí)應(yīng)使驅(qū)動(dòng)力的頻率盡量靠近物體的固有頻率．2。防止共振時(shí)應(yīng)使驅(qū)動(dòng)力的頻率盡量遠(yuǎn)離物體的固有頻率．教師總結(jié)共振現(xiàn)象對我們的生活有利也有害．所以我們要養(yǎng)成一分為二看問題的習(xí)慣．基礎(chǔ)知識(shí)應(yīng)用試分析洗衣機(jī)在停止轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中，為什么會(huì)在一段時(shí)間內(nèi)抖動(dòng)得很厲害？三、小結(jié)通過本節(jié)學(xué)習(xí)我們知道：（1）受迫振動(dòng)的頻率由驅(qū)動(dòng)力的頻率來決定．（2）當(dāng)f驅(qū)=f固時(shí)受迫振動(dòng)發(fā)生共振現(xiàn)象．四、作業(yè)①完成課后作業(yè)．②復(fù)習(xí)本章內(nèi)容．③完成課后共振小實(shí)驗(yàn)．五、板書設(shè)計(jì)六、本節(jié)優(yōu)化設(shè)計(jì)訓(xùn)練設(shè)計(jì)1．下列說法正確的是（)A.受迫振動(dòng)的振幅保持不變B.受迫振動(dòng)的振幅越來越小C。振動(dòng)周期越小，振動(dòng)能量越大D.物體發(fā)生共振動(dòng)振幅最大2．如或圖所示，甲、乙兩個(gè)單擺擺長是L1和L2，懸掛在同一根細(xì)線上，若把甲偏離平衡位置一個(gè)很小的位置一個(gè)很小的角度，放手后甲將做簡諧運(yùn)動(dòng)，則（)A.乙保持靜止B。乙做受迫振動(dòng)，周期是C。乙做受迫振動(dòng),周期是D。乙能發(fā)生共振3.A、B兩個(gè)彈簧振子，A