物理选修3-4人教新课标 11.5 外力作用下的振动3 教案

1、第五节、外力作用下的振动 教学目标（1）知道阻尼振动和无阻尼振动，并能从能量的观点给予说明。（2）知道受迫振动的概念。知道受迫振动的频率等于驱动力的频率，而跟振动物体的固有频率无关。（3）理解共振的概念，知道常见的共振的应用和危害。教学重点、难点：受迫振动，共振。教具：多媒体课件 受迫振动演示仪 摆的共振演示仪教学过程：（引入）视频，大桥共振倒塌一自由振动 固有周期（频率）：仅在系统内力作用下的振动，如简谐运动。自由振动是等幅振动。自由振动的周期（频率）与振幅无关，故称固有周期（频率）。二 阻尼振动：考虑实际摆球的振动过程中，由于空气阻力的作用，振幅不断减小，叫阻尼振动三 受迫振动问：怎样才能

2、使受阻力的振动物体的振幅不变，而一直振动下去呢？引导学生答出，应不断地向系统补充损耗的机械能，以使振动物体的振幅不变。举几个振动的例子，例如电铃响的时候，铃锤是做等幅振动。电磁打点计时器工作时，打点针是做等幅振动。挂钟的摆是做等幅振动。它们的共同特点是，工作时振动物体不断地受到周期性变化外力的作用。这种周期性变化的外力叫驱动力在驱动力作用下物体的振动叫受迫振动。再让学生举几个受迫振动的例子，例如内燃机气缸中活塞的运动，缝纫机针头的运动，扬声器纸盆的运动，电话耳机中膜片的运动等都是受迫振动。1 受迫振动的频率。问：受迫振动的频率跟什么有关呢？让学生注意观察演示（图3）。用不同的转速匀速地转动把手

3、，可以发现，开始振子的运动情况比较复杂，但达到稳定后，振子的运动就比较稳定，可以明显地观察到受迫振动的周期等于驱动力的周期。这样就可以得到物体做受迫振动的频率等于驱动力的频率，而跟振子的固有频率无关。2受迫振动的振幅 共振问：受迫振动的振幅又跟什么有关呢？演示摆的共振（装置如图4），在一根绷紧的绳上挂几个单摆，其中A、B、G球的摆长相等。当使A摆动起来后，A球的振动通过张紧的绳给其余各摆施加周期性的驱动力，经一段时间后，它们都会振动起来。驱动力的频率等于A摆的频率。实验发现，在A摆多次摆动后，各球都将以A球的频率振动起来，但振幅不同，固有频率与驱动力频率相等的B、G球的振幅最大，而频率与驱动力

4、频率相差最大的D、E球的振幅最小。明确指出：驱动力的频率跟物体的固有频率相等时，振幅最大，这种现象叫共振。讲解一下共振在技术上有其有利的一面，也存在不利的一面。结合课本让同学思考，在生活实际中利用共振和防止共振的实例。典型例题例题1.火车在铁轨上匀速行驶，每根铁轨长12.5cm，某旅客在小桌上放了一杯水，杯中水晃动的固有频率是2Hz，当火车行驶速度是多少km/h时，杯中水的晃动最厉害? 例题2、如图所示，两个质量分别为M和m的小球悬挂在同一根细绳上，先让M摆动，经一段时间系统达到稳定后，下面说法中正确的是（ ） A无论M和m的大小关系如何，m和M的周期都相等 B无论m和M的关系如何，当两个摆的

5、摆长相等时，m摆的振幅最大 C悬挂M的细绳长度变化时，m摆的振幅也发生变化 D当两个摆长相等时，m摆的振幅可以超过M摆的振幅 例题3、A、B两弹簧振子，A固有频率为f，B固有频率为4f，若它们均在频率为3f的驱动力作用下做受迫振动，则（ B ） AA的振幅较大，振动频率为fBB的振幅较大，振动频率为3fCA的振幅较大，振动频率为3fDB的振幅较大，振动频为4f【巩固练习】1、一只酒杯，用手指弹一下发出清脆的声音，测得其振动的固有频率为300Hz，将它放在两只大功率的音箱中间，调整音箱发音的频率，能使酒杯碎掉，这是_现象，这时音箱所发出声音的频率为_Hz2、某振动系统的固有频率f1，该振动系统在

6、频率为f2的驱动力作用下做受迫振动，系统的振动频率为（ ） Af1Bf2 Cf1+f2D（f+f2）/2 3、下列说法中正确的是（ ） A实际的自由振动必然是阻尼振动B在外力作用下的振动是受迫振动 C阻尼振动的振幅越来越小D受迫振动稳定后的频率与自身物理条件无关 4、家用洗衣机的甩干机关闭后转速逐渐减小为零的过程中，会发现有一小段时间洗衣机抖动得最厉害。这一现象应如何解释? 5如图所示，在一根张紧的水平绳上，悬挂有a、b、c、d、e 五个单摆，让a摆略偏离平衡位置后无初速释放，在垂直纸面 的平面内振动；接着其余各摆也开始振动。下列说法中正确的 有（ ）A各摆的振动周期与a摆相同B各摆的振幅大小不同，c摆的振幅最大C各摆的振动周期不同，c摆的周期最长D各摆均做自由振动6、如图为一单摆的共振曲线，则该单摆的摆长约为多少?共振时单摆的振幅多大?共振时摆球的最大加速度和最大速度大小各为多少?Of/Hz0.5A/cm8小结1振动物体都具有能量，能量的大小与振幅有关，振幅越大，振动能量也越大；2当振动物体的能量逐渐减小时，振幅也随着减小，这样的振动叫阻尼振动；3振幅保持不变的振动叫等幅振动；4物体在驱