高中物理 第一章1.6 受迫振動、共振》教案 粵教版選修3-4

1、受迫振動、共振教學(xué)目標(biāo)知識目標(biāo)1、知道什么是受迫振動，知道受迫振動的頻率等于驅(qū)動力的頻率；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)用和防止的實例。能力目標(biāo)1、通過分析實例，得到什么是受迫振動和共振現(xiàn)象，培養(yǎng)學(xué)生聯(lián)系實際，提高觀察和分析能力；2、了解共振在實際中的應(yīng)用和防止，提高理論聯(lián)系實際的能力。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；2、通過共振產(chǎn)生條件的教學(xué)，認(rèn)識內(nèi)因和外因的關(guān)系。教學(xué)重點1、什么是受迫振動。2、什么是共振及產(chǎn)生共振的條件。教學(xué)難點1、物體發(fā)生共振決定于驅(qū)動力的頻率與物體固有頻率的關(guān)系，一與驅(qū)動力大小無關(guān)。2、當(dāng)f驅(qū)=f固時，物體做受迫振動

2、的振幅最大。教學(xué)方法1、實際演示，總結(jié)歸納得到什么是共振及受迫振動的頻率決定于驅(qū)動力的頻率；2、多媒體演示、舉例，了解共振的應(yīng)用和防止；3、學(xué)生討論，認(rèn)識共振曲線的物理意義。教學(xué)用具自制投影片、CAI課件、受迫振動演示儀、共振演示儀、兩個相同的帶有共鳴箱的音叉、小槌。課時安排1課時教學(xué)步驟導(dǎo)入新課1、什么是阻尼振動？學(xué)生答：實際的振動系統(tǒng)不可避免地要受到摩擦阻力和其他因素的影響，系統(tǒng)的機械能損耗，導(dǎo)致振動完全停止，這類振動叫阻尼振動。2、引入：同學(xué)們，我們知道，物體之所以做阻尼振動，是由于機械能在損耗，那么如果在機械能損耗的同時我們不斷地給它補充能量物體的振動情形如何呢？本節(jié)課我們來研究有關(guān)問

3、題。新課教學(xué)1、受迫振動（1）演示，用如圖所示的實驗裝置向下拉一下振子，觀察它的振動情況。學(xué)生答：振子做的阻尼振動。請一位同學(xué)勻速轉(zhuǎn)動把手，觀察振動物體的振動情形和剛才有什么不同？學(xué)生答：剛才振子振動一會就停下來，而再現(xiàn)在振子能夠持續(xù)地振動下去。教師問：使振子持續(xù)振動下去的原因是什么？學(xué)生答：是把手給了振動系統(tǒng)一個周期性的力作用。（2）通過上述演示實驗分析后，教師總結(jié)并板書。作用于振動系統(tǒng)，使系統(tǒng)能持續(xù)地振動下去的外力叫驅(qū)動力。物體在外界驅(qū)動力作用下所做的振動叫受迫振動。（3）教師問：如果我們給系統(tǒng)施加一作用時間很短的驅(qū)動力，系統(tǒng)能持續(xù)地振動下去嗎？學(xué)生討論后得到：要想使物體能持續(xù)地振動下去，

4、必須給振動系統(tǒng)施加一個周期性的驅(qū)動力作用。（4）同學(xué)們想一想：有哪些物體做的是受迫振動？學(xué)生答：發(fā)動機正在運轉(zhuǎn)時汽車本身的振動；正在發(fā)聲的揚聲器紙盒的振動；飛機從屋上飛過時窗玻璃的振動；我們聽到聲音時耳膜的振動等。教師對學(xué)生進行激勵性評價，提醒學(xué)生要注意多觀察生活，并把學(xué)到的物理知識聯(lián)系實際加以應(yīng)用。（5）多媒體展示幾個受迫振動的實例電磁打點計時器的振針；工作時縫紉機的振針；揚聲器的紙盒；跳水比賽時，人在跳板上走過時，跳板的振動；機器底座在機器動轉(zhuǎn)時發(fā)生振動。（6）教師講：通過剛才的學(xué)習(xí)，我們知道物體在周期性的驅(qū)動力作用下所做的振動叫受迫振動；那么周期性作用的驅(qū)動力的頻率、受迫振動的頻率、系統(tǒng)

5、的固有頻率之間有什么關(guān)系呢？還以圖（1）中的裝置進行如下演示：用不同的轉(zhuǎn)速分別勻速地轉(zhuǎn)動把手，觀察振子的振動快慢情況。學(xué)生敘述觀察到的現(xiàn)象：當(dāng)把手轉(zhuǎn)速小時，振子振動較慢；當(dāng)把手轉(zhuǎn)速大時，振子振動較快。定性總結(jié)：物體做受迫振動時，振子振動的快慢隨驅(qū)動力變化的快慢而變化。（7）教師：經(jīng)過定量實驗證明物體做受迫振動時，振動穩(wěn)定后的頻率等于驅(qū)動力的頻率。受迫振動的頻率跟物體的固有頻率沒有關(guān)系。2、共振過渡引言：受迫振動的頻率等于驅(qū)動的頻率的頻率，與物體的固有頻率無關(guān)，但是如果驅(qū)動力的頻率接近或等于物體的固有頻率時又會發(fā)生什么現(xiàn)象呢？（1）演示實驗（二）介紹圖2所示的共振演示儀在一根張緊的繩子ab上掛了

6、幾個擺，其中A、B、C的擺長相等。演示：先讓A擺擺動，觀察在擺動穩(wěn)定后的現(xiàn)象。學(xué)生描述看到的現(xiàn)象。A擺擺動起來后，B、C、D、E也隨之?dāng)[，但是它們擺動的振幅不同，A、B、C擺動的振幅差不多，而D擺擺動的振幅最小。（2）出示分析思考題a：A、B、C擺長相同，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？若是受迫振動，驅(qū)動力由什么提供？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，它們的驅(qū)動力都是由先擺起來的A擺提供的。據(jù)實驗現(xiàn)象得到：驅(qū)動力的頻率f等于振動物體的固有頻率f時，振幅最大，

7、驅(qū)動力的頻率跟固有頻率f相差越大，振幅越小。ffOA（4）教師講：通過上述實驗，我們得到：受迫振動的振幅A與驅(qū)動力的f及振動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)系可用圖象來表示：這個圖象叫共振曲線。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：表示受迫振動的振幅。橫軸：表示驅(qū)動力的頻率。b：據(jù)圖象特點，學(xué)生敘述受迫振動的振幅、驅(qū)動力的頻率、物體的固有頻率之間的關(guān)系。當(dāng)驅(qū)動力頻率等于物體固有頻率時，物體振幅最大，驅(qū)動力頻率與固有頻率相差越大，物體的振幅越小。教師總結(jié)板書驅(qū)動力的頻率接近物體的固有頻率時，受迫振動的振幅最大，這種現(xiàn)象叫做共振。（5）演示：介紹實驗用具：兩個頻率

8、相同的帶有共鳴箱的音叉，放在實驗臺上。先用小槌打擊音叉A的叉股，使它發(fā)聲，過一會兒，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?？梢月牭?jīng)]被敲響的音叉發(fā)出了聲音。在音叉的叉股上套上一個套管，重新做步驟，學(xué)生描述產(chǎn)生的現(xiàn)象。聽不到音叉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的叉股被敲時發(fā)生振動，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)動力。第一次實驗時，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。第二次實驗時，由于給B的音叉上套上了套管，使A、B的固有頻率不再相同，此時B不能產(chǎn)生共振，發(fā)出的聲音很小，甚至

9、聽不到。（7）學(xué)生回答什么是聲音共鳴？（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。3、共振現(xiàn)象的應(yīng)用和防止（1）學(xué)生閱讀課文，總結(jié)共振的應(yīng)用和防止的實例。（2）學(xué)生回答：應(yīng)用的實例：共振篩、音箱。防止的實例：火車過橋慢開，控制機器的轉(zhuǎn)速等。（3）多媒體展示幾個實例：應(yīng)用的實例：a、小提琴、二胡等樂器設(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、粒料分離時使用的共振篩。防止的實例：a、軍隊或火車過橋時要放慢速度或便步走。b、輪船航行時要看波浪的打擊方向而改變輪船的航向和速度。c、機器運轉(zhuǎn)時為了防止共振要調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速。（4）學(xué)生通過上述實例分析，回答：利用共振時，應(yīng)如何

10、去做？（利用共振時，應(yīng)使驅(qū)動力的頻率接近或等于物體的固有頻率）防止共振時，應(yīng)如何去做？（在需要防止時，應(yīng)使驅(qū)動力的頻率與振動物體的固有頻率不同，而且相差越大越好。）鞏固訓(xùn)練1、在張緊的水平繩上掛7個單擺，先讓D擺振動起來，其余各擺也隨之振動，已知A、D、G三擺的擺長相同，則下列判斷正確的是A、7個單擺的固有頻率都相同；B、穩(wěn)定后7個單擺的振動頻率都相同；C、除D擺外，A、G擺的振幅最大；D、除D擺外，C、E擺的振幅最大。2、下列哪些實例中要應(yīng)用BADCEFG共振？哪些實例中要防止共振？A、跳水運動員從跳板后端走向前端的過程中；B、跳水運動員做起跳動作的“顛板”過程。C、輪船在風(fēng)浪中行駛時；D、制作小提琴的音箱時。小結(jié)用實物投影儀進行小結(jié)：1、物體在外界驅(qū)動力作用下所做的振動叫受迫振動，受迫振動的頻率取決于驅(qū)動力的頻率；2、共振是受迫振動的特殊情況，共振是當(dāng)驅(qū)動力的頻率等于物體固有頻率時，受迫振動的振幅最大的現(xiàn)象。3、共振在實際中的應(yīng)用，往往是利用共振振幅大的特點，但有時也要防止發(fā)生共振，避免產(chǎn)生