高中物理 1.6《受迫振动共振》教案 粤教版选修3-4

用心 爱心 专心 第六节第六节 受迫振动受迫振动 共振共振 教案教案 课题课题受迫振动受迫振动 共振共振课型课型新授课课时数课时数1 课时 教学教学 目标目标 1 知道什么是受迫振动 知道受迫振动的频率等于驱动力的频率 2 知道什么是共振以及发生共振的条件 3 知道共振的应用和防止的实例 重点重点 难点难点 重点 重点 1 什么是受迫振动 2 什么是共振及产生共振的条件 难点 难点 1 物体发生共振决定于驱动力的频率与物体固有频率的关系 与驱动力 大小无关 2 当f驱 固时 物体做受迫振动的振幅最大 教学教学 过程过程 主主 要要 内内 容容 教师填教法或点拨的方法 教师填教法或点拨的方法 学生填知识要点或反思 学生填知识要点或反思 一 一 二 二 三 三 四 四 预习导引 1 什么是阻尼振动 学生答 实际的振动系统不可避免地要受到摩擦阻力和其他因素的 影响 系统的机械能损耗 导致振动完全停止 这类振动 叫阻尼振动 2 引入 同学们 我们知道 物体之所以做阻尼振动 是 由于机械能在损耗 那么如果在机械能损耗的同时我们不 断地给它补充能量物体的振动情形又如何呢 本节课我们来 研究有关的问题 建构新知 1 受迫振动 1 演示 用右图所示的实验装置 向下拉一下振子 观察它的振动情况 学生答 振子做的是阻尼振动 请一位同学匀速转动把手 观察振动物体的振动情形和 刚才有什么不同 学生答 刚才振子振动一会就停下来 而现在振子能够持 续地振动下去 教师问 使振子能够持续振动下去的原因是什么 学生答 是把手给了振动系统一个周期性的力的作用 2 通过上述演示分析 作用于振动系统 使系统能持续地振动下去的外力叫驱 动力 物体在外界驱动力作用下所做的振动叫受迫振动 3 教师问 如果我们给系统施加一作用时间很短的驱动力 系统能持续地振动下去吗 学生讨论后得到 要想使物体能持续地振动下去 必须给振动系统施加一个 周期性的驱动力作用 4 同学们想一想 有哪些物体做的是受迫振动 学生答 发动机正在运转时汽车本身的振动 正在发声的 扬声器纸盒的振动 飞机从房屋上飞过时窗玻璃的振动 用心 爱心 专心 五 五 我们听到声音时耳膜的振动等 5 受迫振动的实例 电磁打点计时器的振针 工作时缝纫机的振针 扬声器的纸盒 跳水比赛时 人在跳板上走过时 跳 板的振动 机器底座在机器运转时发生的振动 6 通过刚才的学习 我们知道物体在周期性的驱动力作用 下所做的振动叫受迫振动 那么周期性作用的驱动力的频 率 受迫振动的频率 系统的固有频率之间有什么关系呢 还以上图中的装置进行如下演示 用不同的转速分别匀速地转动把手 观察振子的振动快慢 情况 学生叙述观察到的现象 当把手转速小时 振子振动较慢 当把手转速大时 振子振动较快 定性总结 物体做受迫振动时 振子振动的快慢随驱动 力变化的快慢而变化 7 教师 经过定量实验证明 物体做受迫振动时 振动稳定后的频率等于驱动力的频 率 受迫振动的频率跟物体的固有频率没有关系 2 共振 过渡引言 受迫振动的频率等于驱动力的频率 与物体的 固有频率无关 但是如果驱动力的频率接近或等于物体的 固有频率时又会发生什么现象呢 1 演示实验 二 介绍右图所示的共振演示仪 在一根张紧的绳子ab上挂了几个摆 其中A B C的摆长 相等 演示 先让 A 摆摆动 观察在摆动稳定后的现象 学生 描述看到的现象 A 摆动起来后 B C D E也随之摆动 但是它们摆动的 振幅不同 A B C摆动的振幅差不多 而D摆动的振幅 最小 2 出示分析思考题 a A B C摆长相同 意味着它们的固有频率有什么关系 根据是什么 b B C D E做的是什么振动 若是受迫振动 驱动力由 什么提供 c 据观察到的现象可得到什么结论 3 学生讨论后回答 据和 得到 A B C三摆的固有频 率相同 用心 爱心 专心 六 六 七 七 B C D E做的是受迫振动 它们的驱动力都是由先摆 起来的A摆提供的 据实验现象得到 驱动力的频率f 等于振动物体的固 有频率f 时 振幅最大 驱动力的频率跟固有频率f 相差越大 振幅越小 4 通过上述实验 我们得到 受迫振动的振幅A与驱动力 的f及振动物体的固有频率之间的关系有关 它们之间的 这种关系可用图象来表示 这个图象叫共振曲线 用多媒体出示共振曲线 a 学生叙述坐标轴代表的物理量 纵轴 表示受迫振动的振幅 横轴 表示驱动力的频率 b 据图象特点 学生叙述受迫振动的振幅 驱动力的频率 物体的固有频率之间的关系 当驱动力频率等于物体固有频率时 物体振幅最大 驱动 力频率与固有频率相差越大 物体的振幅越小 结论 驱动力的频率接近物体的固有频率时 受迫振动 的振幅最大 这种现象叫做共振 5 演示 介绍实验用具 两个频率相同的带有共鸣箱的 音叉 放在实验台上 先用小槌打击音叉A的叉股 使它发声 过一会儿 用 手按住音叉A的叉股 使A停止发声 学生描述产生的现 象 可以听到没被敲响的音叉发出了声音 在音叉的叉股上套上一个套管 重新做步骤 学生描 述产生的现象 听不到音叉B发出的声音了 6 学生阅读课文 得到产生上述现象的原因 音叉A的叉股被敲时发生振动 在空气中激起声波 声波 传到音叉B 给音叉B以周期性的驱动力 第一次实验时 A B的固有频率相同 符合产生共振的 条件 于是B的振幅最大 就可以听到B发出的声音 第二次实验时 由于给B的音叉套上了套管 使A B的 固有频率不再相同 此时B不能产生共振 发出的声音很 小 甚至听不到 7 学生回答 什么是声音的共鸣 声音的共振现象叫共鸣 共鸣箱所起的作用是什么 使音叉的声音加强 3 共振的应用和防止 1 学生阅读课文 总结共振的应用和防止的实例 2 学生回答 应用的实例 共振筛 音箱 防止的实例 火车过桥慢开 控制机器的转速等 3 实例 用心 爱心 专心 应用的实例 a 小提琴 二胡等乐器设置共鸣箱 b 建筑工地上浇铸混凝土时使用的振捣器 c 粒料分离时使用的共振筛 防止的实例 a 军队或火车过桥时要放慢速度或便步走 b 轮船航行时要看波浪的打击方向而改变轮船的航向和速 度 c 机器运转时为了防止共振要调节转速 4 学生通过上述实例分析 回答 利用共振时 应如何去做 利用共振时 应使驱动 力的频率接近或等于物体的固有频率 防止共振时 应如何做 在需要防止共振时 应使 驱动力的频率与振动物体的固有频率不同 而且相差越大 越好 中要防止共振 知识运用 例题 1 一悬挂于天花板上的单摆的 共振线如图 由图可知 1 此单摆的摆长为 2 10smg 2 共振时单摆的振幅为 课堂训练 课本问题与练习 P12 回顾小结 1 物体在外界驱动力作用下所做的振动叫受迫振动 受迫振 动的频率取决于驱动力的频率 2 共振是受迫振动的特殊情况 共振是当驱