2024-2025學(xué)年高中物理第一章機(jī)械振動(dòng)4阻尼振動(dòng)受迫振動(dòng)教案1教科版選修3-4

PAGE9-第4節(jié)阻尼振動(dòng)受迫振動(dòng)●本節(jié)教材分析本節(jié)從功能關(guān)系、動(dòng)力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)等多角度來探討受迫振動(dòng)及其特例——共振現(xiàn)象。在教學(xué)中應(yīng)當(dāng)充分發(fā)揮試驗(yàn)的作用，使學(xué)生理解物體在做受迫振動(dòng)時(shí)其頻率跟驅(qū)動(dòng)力頻率的關(guān)系，以及受迫振動(dòng)的頻率與物體固有頻率接近時(shí)振動(dòng)的特點(diǎn).另外，在本節(jié)的教學(xué)中應(yīng)留意多舉一些共振在實(shí)際中的應(yīng)用以及避開共振的做法，培育學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的實(shí)力和習(xí)慣.●教學(xué)目標(biāo)一、學(xué)問目標(biāo)1.知道什么是阻尼振動(dòng)和無阻尼振動(dòng)，并能從能量的觀點(diǎn)賜予說明；2.知道受迫振動(dòng)的概念．知道受迫振動(dòng)的頻率等于驅(qū)動(dòng)力的頻率，而跟振動(dòng)物體的固有頻率無關(guān)；3.理解共振的概念，知道常見的共振的應(yīng)用和危害.二、實(shí)力目標(biāo)1.通過分析實(shí)際例子，得到什么是受迫振動(dòng)和共振現(xiàn)象，培育學(xué)生聯(lián)系實(shí)際，提高視察和分析實(shí)力.2.了解共振在實(shí)際中的應(yīng)用和防止，提高理論聯(lián)系實(shí)際的實(shí)力.三、德育目標(biāo)1.通過共振的應(yīng)用和防止的教學(xué)，滲透一分為二的觀點(diǎn).2.通過共振產(chǎn)生條件的教學(xué)，相識(shí)內(nèi)因和外因的關(guān)系.●教學(xué)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.●教學(xué)難點(diǎn)1.物體發(fā)生共振確定于驅(qū)動(dòng)力的頻率與物體固有頻率的關(guān)系，與驅(qū)動(dòng)力大小無關(guān).2.當(dāng)f驅(qū)＝ｆ固時(shí)，物體做受迫振動(dòng)的振幅最大.●教學(xué)方法1.試驗(yàn)演示，總結(jié)歸納得到什么是共振及受迫振動(dòng)的頻率確定于驅(qū)動(dòng)力的頻率.2.多媒體演示、舉例，了解共振的應(yīng)用和防止.3.學(xué)生探討，相識(shí)共振曲線的物理意義.●教學(xué)用具自制教具、試驗(yàn)視頻、受迫振動(dòng)演示儀、共振演示儀.●教學(xué)過程用投影片出示本節(jié)課的學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.知道什么叫驅(qū)動(dòng)力，什么叫受迫振動(dòng)，能舉出受迫振動(dòng)的實(shí)例.2.知道受迫振動(dòng)的頻率等于驅(qū)動(dòng)力的頻率，跟物體的固有頻率無關(guān).3.知道什么叫共振，知道共振發(fā)生的條件.4.知道共振的應(yīng)用和防止.學(xué)習(xí)目標(biāo)完成過程：一、導(dǎo)入新課1、視頻不同頻率能夠顯示不同圖案。為什么不同頻率能顯示不同圖案？2、故事唐朝時(shí)候洛陽某寺一僧人房中掛著的一件樂器，常常稀里糊涂自動(dòng)鳴響，僧人因此驚恐成疾，四處求醫(yī)無效。他有一個(gè)摯友是朝中管樂器的官員，聞?dòng)嵦厝ヌ酵?。這時(shí)正好聽見寺里敲鐘聲，那件樂器又隨之作響。于是摯友說：你的病我可以治好，因?yàn)槲艺业侥愕牟「恕Ｖ灰姄从颜业揭话谚F銼，在樂器上銼磨幾下，樂器便再也不會(huì)自動(dòng)作響了。為什么樂器不響了？3、試驗(yàn)試驗(yàn)器材：同規(guī)格自行車輻條12根、鋼絲鉗、木板40cm﹡20cm、電鉆等。圖5利用自行車輻條探討共振試驗(yàn)過程：如圖5所示，將12根自行車輻條用鋼絲鉗依次截取18cm、21cm、24cm、27cm的長度各3根。用電鉆在木板隨意鉆十二孔，將輻條插在孔中。當(dāng)撥動(dòng)某長度的輻條時(shí)，可以發(fā)覺其余兩個(gè)同長度的輻條振幅最大，其余的輻條振動(dòng)很小。為什么長度的輻條振幅最大？學(xué)習(xí)這節(jié)課就可以解決這兩個(gè)問題了。二、新課教學(xué)1.什么是阻尼振動(dòng)?思索兩個(gè)問題：（1）敲鼓后鼓皮如何振動(dòng)？（2）推動(dòng)后秋千如何振動(dòng)？學(xué)生答：鼓皮和秋千的振幅都是越來越小。播放視頻：阻尼振動(dòng)的振幅如何改變。得到阻尼振動(dòng)的圖像。結(jié)論：振幅隨時(shí)間減小的振動(dòng)。振動(dòng)能量轉(zhuǎn)變成其他能量。無阻尼振動(dòng)（自由振動(dòng)）：若系統(tǒng)不受外力作用，也不受任何阻力，只在自身回復(fù)力作用下的振動(dòng)?！嫉淅?〗關(guān)于阻尼振動(dòng)，以下說法中正確的是（）A．機(jī)械能不斷減小B．動(dòng)能不斷減小C．振幅不斷減小D．肯定不是簡諧運(yùn)動(dòng)2.受迫振動(dòng)思索兩個(gè)問題：用什么方法可以得到持續(xù)的振動(dòng)呢？學(xué)生：當(dāng)秋千蕩到一邊要返回時(shí)再用力一推，就可以使秋千持續(xù)蕩來蕩去。當(dāng)鉤碼要停止振動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)手柄就可以使鉤碼持續(xù)振動(dòng)。（1）什么是驅(qū)動(dòng)力？學(xué)生：用周期性的外力作用于振動(dòng)系統(tǒng)，補(bǔ)充系統(tǒng)的能量損耗，使系統(tǒng)持續(xù)等幅地振動(dòng)下去，這種周期性的外力。（2）什么是受迫振動(dòng)？學(xué)生：系統(tǒng)在驅(qū)動(dòng)力作用下的振動(dòng)。（3）舉例說明生活中的受迫振動(dòng)？學(xué)生：鐘表的搖擺、收音機(jī)喇叭紙盆的振動(dòng)、電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的振針的振動(dòng)、機(jī)器底座在機(jī)器運(yùn)行時(shí)的振動(dòng)、聽到聲音時(shí)耳膜的振動(dòng)（4）受迫振動(dòng)的頻率等于什么頻率？演示試驗(yàn)：以不同的頻率轉(zhuǎn)動(dòng)搖柄，振子的頻率如何？試驗(yàn)表明：物體做受迫振動(dòng)時(shí)，振動(dòng)穩(wěn)定后頻率，跟物體的固有頻率無關(guān)。即T=T驅(qū)，f=f驅(qū)〖典例2〗推斷下列說法中正確的是（）A．阻尼振動(dòng)肯定是減幅振動(dòng)B．物體作阻尼振動(dòng)時(shí)，隨著振幅的減小，頻率也不斷減小C．受迫振動(dòng)穩(wěn)定時(shí)的頻率等于驅(qū)動(dòng)力的頻率，與物體的固有頻率無關(guān)D．受迫振動(dòng)的頻率由驅(qū)動(dòng)力和物體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)共同確定（5）物體做受迫振動(dòng)的振幅是否與物體的固有頻率有聯(lián)系呢?一個(gè)演示試驗(yàn)和一個(gè)視頻問題：在演示試驗(yàn)中，拉開球a，看到誰的振幅最大？視頻中兩個(gè)振子的振幅會(huì)隨著驅(qū)動(dòng)力的頻率改變而改變嗎？學(xué)生：C的振幅最大，bd都很小。視頻中兩個(gè)振子的振幅會(huì)隨著驅(qū)動(dòng)力的頻率改變而改變，會(huì)出現(xiàn)振幅最大的狀況。結(jié)論：驅(qū)動(dòng)力的頻率等于振動(dòng)物體的固有頻率時(shí)，振幅最大；驅(qū)動(dòng)力的頻率跟固有頻率相差越大，振幅越小。3.共振（1）問：剛才的試驗(yàn)中，都會(huì)出現(xiàn)振幅增大，這是什么現(xiàn)象？學(xué)生：共振圖像：圖象的意義：f驅(qū)=f固時(shí)，振幅有最大值f驅(qū)與f固差別越大時(shí)，振幅越小問：什么是共振？驅(qū)動(dòng)力的頻率等于物體的固有頻率時(shí)，受迫振動(dòng)的振幅最大，這種現(xiàn)象叫做共振。（2）共振的利用龍洗盆共振篩（3）共振的危害1940年，美國的全長860米的塔柯姆大橋在建成后的4個(gè)月就因風(fēng)的共振而倒塌。1831年，一隊(duì)騎兵通過曼切斯特旁邊的一座便橋時(shí)，由于馬蹄節(jié)奏整齊，橋梁發(fā)生了共振而斷裂。思索：軍隊(duì)如何過橋？火車如何過橋。學(xué)生：軍隊(duì)要便步走，火車要慢行。結(jié)論：利用共振：應(yīng)使驅(qū)動(dòng)力的頻率靠近或等于振動(dòng)物體的固有頻率；防止共振：應(yīng)使驅(qū)動(dòng)力的頻率與物體的固有頻率不同，而且相差越大越好．請(qǐng)學(xué)生思索：你會(huì)說明樂器為什么響了嗎？你能說明為什么同長度的輻條振幅最大嗎？學(xué)生：樂器固有頻率與鐘聲的頻率相同，達(dá)到了共振。同長度的輻條固有頻率相同，出現(xiàn)共振。（4）幾種振動(dòng)的比較振動(dòng)類型自由振動(dòng)受迫振動(dòng)共振受力狀況回復(fù)力周期性驅(qū)動(dòng)力的作用周期性驅(qū)動(dòng)力的作用振動(dòng)周期或頻率由系統(tǒng)性質(zhì)確定即具有固有周期或頻率由驅(qū)動(dòng)力的周期或頻率確定即T=T驅(qū)或f=f驅(qū)T驅(qū)=T固或f驅(qū)=f固振動(dòng)能量振動(dòng)物體的機(jī)械能不變由產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力的物體供應(yīng)振動(dòng)物體獲得的能量最大常見例子彈簧振子或單擺（小于5°）機(jī)械工作時(shí)底座發(fā)生的振動(dòng)共振篩、聲音的共鳴例3、如圖，表示兩個(gè)單擺m、M懸掛到一根鋼絲上，原來它們都靜止，今使m偏離平衡位置一個(gè)小角度，釋放后m做簡諧運(yùn)動(dòng)的方向在垂直于紙面的豎直平面里，對(duì)M此后的運(yùn)動(dòng)狀況，下列說法正確的是（）A、M仍靜止B、M將做受迫振動(dòng)，周期為C、M將做受迫振動(dòng)，周期為D、M能發(fā)生共振例4、下列說法中正確的是（）A、某物體做自由振動(dòng)時(shí)，其振動(dòng)頻率與振幅無關(guān)B、某物體做受迫振動(dòng)時(shí)，其振動(dòng)頻率與固有頻率無關(guān)C、某物體發(fā)生共振時(shí)的頻率就是其自由振動(dòng)的頻率D、某物體發(fā)生共振時(shí)的振動(dòng)就是無阻尼振動(dòng)課堂小結(jié)1、阻尼振動(dòng)：振幅（能量）漸漸減小的振動(dòng)。2、受迫振動(dòng)：物體在周期性驅(qū)動(dòng)力作用下的振動(dòng)。物體做受迫振動(dòng)時(shí)，振動(dòng)穩(wěn)定后頻率等于驅(qū)動(dòng)力的頻率，跟物體固定頻率無關(guān)。3、共振：當(dāng)驅(qū)動(dòng)力的頻率跟物體固有頻率相等時(shí)，受迫的振幅最大。利用共振：驅(qū)動(dòng)力的頻率接近或等于物體固有頻率防止共振：驅(qū)動(dòng)力的頻率與物體固有頻率相差越大越好作業(yè)：鞏固單板書設(shè)計(jì)：第4節(jié)阻尼振動(dòng)受迫振動(dòng)1、阻尼振動(dòng)：振幅（能