阻尼振动-受迫振动教案

4.阻尼振动受迫振动教学目标1 知道什么叫自由振动，理解固有频率的含义。2 知道什么叫阻尼振动，能从能量的角度分析阻尼振动产生的原因。3 知道什么叫驱动力，理解它是按效果命名的力。4 知道什么叫受迫振动。理解系统做受迫振动的频率等于驱动力的频率，而与系统的固有频率无关。5 知道什么叫共振，理解共振发生的条件，了解常见的共振应用和防止的实例。教学重点：1受迫振动的频率等于驱动力的频率，而与系统的固有频率无关。2 什么是共振及共振的产生条件。教学难点：1 对受迫振动的频率等于驱动力的频率，而与系统固有频率无关的理解。2 当f驱固时，物体做受迫振动的振幅最大，即对共振发生条件的理解。教学内容：复习：1.前几节已经学过哪些类型的简谐运动？ 2. 简谐运动的能量与什么因素有关？简谐运动中什么形式的能量之间发生相互转化？机械能是否守恒？3.简谐运动是等幅振动吗？教师总结：之前学习的简谐运动就是自由振动，即无阻尼振动新课：一 自由振动1. 定义：系统不受外力作用，也不受任何阻力，只在自身回复力作用下的振动，称为自由振动，又叫做无阻尼振动。2. 自由振动的周期和频率叫系统的固有周期和固有频率，由系统本身的特征决定，与振幅无关。 弹簧振子和单摆的周期？二、阻尼振动1.定义：系统在振动过程中受到阻力的作用，振动逐渐消逝，振动能量逐步转化为其他能量，这种振动叫做阻尼振动。2.特点：振幅逐渐减小，又叫减幅振动周期为固有周期不变（摆长始终不变），与振动有无阻尼及阻尼大小无关。3.位移-时间图像（振动图象）：在一段不太长时间内振幅没有明显减小，可近似为简谐运动。思考：钟摆在摆动过程中不可避免的受到空气等阻力作用，但它的振幅始终保持不变，怎样获得持续振动？荡秋千时可不可能越荡越高？补能，做功振动类型阻尼振动无阻尼振动(简谐运动)产生条件受到阻力作用不受阻力作用振动能量振动能量有损失振动能量保持不变振幅如果没有能量补充，振幅越来越小振幅不变频率不变不变振动图像常见例子悬挂的电灯被风吹动后开始振动，振幅越来越小，属于阻尼振动弹簧振子的振动三、受迫振动1.驱动力：如果用周期性的外力作用于振动系统，补偿系统的能量损耗，使系统持续等幅地振动下去，这种周期性的外力叫做驱动力。2.受迫振动：系统在驱动力作用下的振动叫做受迫振动。3.受迫振动的频率：等于驱动力的频率，与系统的固有频率没有关系演示1问题：固有频率对受迫振动有什么影响呢？演示2 先让A摆摆动，带动其余各摆做受迫振动猜想、观察、描述？四、共振1.定义：驱动力的频率等于振动物体的固有频率时，受迫振动的振幅最大，这种现象叫做共振。2.产生条件：驱动力的频率等于振动物体的固有频率。3.共振曲线：右图表示受迫振动的振幅A与驱动力的频率f的关系。可以看出：当驱动力的频率等于振动物体的固有频率时，振幅最大；驱动力的频率跟固有频率相差越大，振幅越小。理解：当驱动力频率越接近物体的固有频率时，驱动力与物体运动一致的次数越多，驱动力对它起加速作用、对物体做正功越多，振幅就越大当驱动力频率等于物体固有频率时，驱动力始终对物体做正功，使振动能量不断增加，振幅不断增大，思考生活中是否还有其它应用和防止共振的实例（可参照课本），可讨论后回答。洗衣机，展示共振筛图片，播放大桥共振的视频五、共振的应用和防止1.应用：使驱动力的频率接近或等于振动物体的固有频率：共振筛、共鸣箱（音叉）、转速计2.防止：使驱动力的频率远离振动物体的固有频率，且相差越大越好军队过桥时要用便步，火车过桥时要放慢速度；机器运转时为了防止共振要调节转速 ；在振动物体底座加防振垫；装修剧场、房屋时使用吸声材料等等振动类型自由振动受迫振动共振受力情况仅受回复力周期性驱动力作用周期性驱动力作用振动周期或频率由系统本身性质决定，即固有周期或固有频率由驱动力的周期或频率决定，即TT驱或ff驱T驱T固或f驱f固振动能量特点动能与势能之和守恒驱动