外力作用下的振动说课稿教案

1、外力作用下的振动课标要求1 .知道什么是阻尼振动和阻尼振动中能量转化的情况.2 .知道什么是受迫振动，知道受迫振动的频率跟固有频率无关，而等于驱动力的频率.3 .知道共振以及发生共振的条件，知道共振的应用和防止的实例.课标解读1 .能从能量转化的角度区别阻尼振动和无阻尼振动.2 .掌握受迫振动的概念，知道受迫振动的频率等于驱动力的频率，与固有频率无关.3 .知道什么是共振及产生共振的条件.4 .通过实例分析，知道共振的防止和应用.教学地位本节从生活中常见的阻尼振动分析入手进而引入受迫振动的概念，然后通过演示实验说明受迫振动的周期与驱动力频率的关系，最后通过演示实验证明当a,=f固时，物体做受迫

2、振动的振幅最大，引入共振的概念，本节具有较强的实用性.新课导入建议实际的振动系统不可避免受到摩擦阻力和其它因素的影响，系统的机械能损耗，导致振动最后停下来，这种振动叫阻尼振动，如果在机械能损耗的同时我们不断地给系统补充能量，物体运动的振动情形又如何呢？这节课我们共同探究这一问题.教学流程设计课前预习安排看教材，学生合作讨论完成【课前自主导学】步骤1：导入新课，本节教学地位分析步骤2：老师提问，学生回答补充，检查预习效步骤3:师生互动完成“探究1”教师讲解例施T步骤7:指导学生完成【当堂双基达标】验证学习情况步骤6:完成“探究3”重在讲解综合应用规律、方法、技巧步骤5:师生互动完成“探究2”方式

3、同完成“探究1”步骤4:让学生完成【迁移应用】，检查完成情况并点评步骤8:先由学生自己总结本节的主要知识，教师点评，安排学生课下完成【课后知能检测】课标解读重点难点1.知道阻尼振动和阻尼振动能量的转化情况.2.知道什么是受迫振动及产生条件，掌握物体做受迫振动的特点.3.知道共振现象，掌握产生共振的条件，知道常见的共振的应用和危害.1.受迫振动概念的建立一（重点）2.共振及产生共振的条件.（重点）3.物体发生共振决定于驱动力的频率与固有频率的关系，与驱动力大小无关.（难点）固有振动、阻尼振动1 .基本知识（1）固有振动如果振动系统不受外力的作用、此时的振动叫做固有振动，具振动频率称为固有频率.（

4、2）阻尼振动阻力作用下的振动当振动系统受到阻力的作用时，振动受到了阻尼、系统克服阻尼的作用要做功、消耗机械能，因而振幅减小,最后停下来.阻尼振动振幅逐渐减小的振动.振动系统受到的阻尼越大,振幅减小得越快,阻尼振动的图象如图11-5-1所示，振幅越来越小，最后停止振动.图11-5-1实际振动的理想化当阻尼很小时,在不太长的时间内看不出振幅明显减小，于是可以把它当做简谐运动来处理.2 .思考判断(1)固有频率由系统本身决定.(，)(2)阻尼振动的频率不断减小.(X)阻尼振动的振幅不断减小.(，)3 .探究交流前面我们学习过的弹簧振子的运动是属于简谐运动还是阻尼振动呢？【提示】实际的弹簧振子在运动中

5、除受到弹力之外，还受到摩擦力等阻力的作用，振幅逐渐减小，即做的是阻尼振动.如果阻力很小，可以忽略，那么振子的运动就是只在回复力作用下的运动，是简谐运动.受迫振动、共振1 .基本知识(1)受迫振动持续振动的获得实际的振动由于阻尼作用最终要停下来，要维持系统的持续振动，最简单的办法是使周期性的外力作用于振动系统,外力对系统做功，补偿系统的能量损耗.驱动力：作用于振动系统的周期性的外力.受迫振动：振动系统在驱动力作用下的振动.受迫振动的频率做受迫振动的物体振动稳定后，其振动频率等于驱动力的频率,与物体的固有频至无关.(2)共振条件：驱动力频率等于物体的固有频率.特征：在无阻尼受迫振动中，共振时受迫振

6、动的振幅最大.共振曲线：如图11-5-2所示.if受迫振动的笈睨A：、躯动力的颠率图11-5-2共振的应用与防止a.共振的应用在应用共振时，使驱动力频率接近或等于振动系统的固有频率.b.共振的防止在防止共振时，使驱动力的频率与系统的固有频率相差越大越好.2 .思考判断(1)受迫振动的频率等于振动系统的固有频率.(X)(2)驱动力频率越大，振幅越大.(X)(3)生活中应尽量使驱动力的频率接近振动系统的固有频率.(X)3 .探究交流用扁担挑水时，有时桶里的水会荡得厉害，并从桶中溅出来，这是为什么？【提示】挑水时，由于行走时肩膀的起伏，人通过扁担对水桶的作用，使水因受到周期性的驱动力而产生受迫振动，

7、当驱动力频率接近或等于桶里水的固有频率时，水桶里的水就发生共振，所以水的动荡越来越厉害，直到溅出来.阻尼振动与无阻尼振动的比较【问题导思】1.阻尼振动与无阻尼振动有何区别？2,你能否举例说出日常生活中的阻尼振动和无阻尼振动?阻尼振动与无阻尼振动的比较振动类型比较项目阻尼振动无阻尼振动产生条件受到阻力作用不受阻力作用振幅越来越小/、艾频率/、艾/、艾台匕旦目匕里J减少/、艾振动图象1(实例用锤敲锣，锣面的振动弹簧振子的振动1 ,阻尼振动的振幅不断减小，能量不断减少，但阻尼振动的频率不变，其频率为固有频率，由系统本身决定.2 ,无阻尼振动是一种理想情况，也叫简谐振动.实际中的振动都会受到阻力的作用

8、，当阻力较小时，可认为是简谐运动.卜例i（2013丽水检测）一单摆在空气中振动，振幅逐渐减小.下列说法正确的是（）A.机械能逐渐转化为其他形式的能B.后一时刻的动能一定小于前一时刻的动能C.后一时刻的势能一定小于前一时刻的势能D.后一时刻的机械能一定小于前一时刻的机械能【审题指导】在阻尼振动中，振动系统的机械能减小，即动能和势能之和减小.但在一段较短的时间内，动能和势能不一定都减小，关键要看动能与势能之问是如何转化的.【解析】单摆振动过程中，因不断克服空气阻力做功，使机械能逐渐转化为内能，选项A和D对；虽然单摆总的机械能在逐渐减小，但在振动过程中动能和势能仍不断地相互转化，动能转化为势能时，动

9、能逐渐减小，势能逐渐增大，而势能转化为动能时，势能逐渐减小，动能逐渐增大，所以不能断言后一时刻的动能（或势能）一定小于前一时刻的动能（或势能），故选项B、C不对.【答案】AD|»迁聘应用1.（2013信阳检测）若空气阻力不可忽略，单摆在偏角很小的摆动中，总是减小的物理量为（）A.振幅B.位移C.周期D.机械能【解析】有空气阻力时，振动为阻尼振动，振幅不断减小，机械能也不断减小，在平衡位置，位移为零；而后，位移增大，直至动能为零时位移达到最大；然后位移又减小到零,所以位移不是一直减小.根据单摆的周期公式T=2式设,l不变，则T不变.故A、D正确.【答案】AD受迫振动共振工问题导思】1

10、.受迫振动和自由振动有何区别？2 .共振的条件是什么？3 .如何从功能的角度分析共振现象？1 .自由振动、受迫振动、共振的比较振动类型比较项目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由驱动力的周期或T驱=丁固或f驱=£固6定，即固有周期或固有频率频率决定，即T=T驱或f=f驱振动能量振动物体的机械能/、父由产生驱动力的物体提供振动物体获得的能常见例子弹簧振子和单摆机器运转时底座发生的振动共振筛、声音的共鸣等根据规律特点，用大家熟悉的成语去比拟，会受到意想不到的效果：(1)自由振动：江山易改，本性难移.(2)受迫振动：寄人篱下

11、，身不由己.(3)共振：情投意合，心随你动.2 .对共振的理解(1)从受力角度来看振动物体所受驱动力的方向跟它的运动方向相同时，驱动力对它起加速作用，使它的振幅增大，驱动力的频率跟物体的固有频率越接近，使物体振幅增大的力的作用次数就越多，当驱动力频率等于物体的固有频率时，它的每一次作用都使物体的振幅增加，从而使振幅达到最大.(2)从功能关系来看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，直到增加的能量等于克服阻尼作用损耗的能量时，振幅才不再增加.

12、共振曲线图11-5-3两轴的意义纵轴：受迫振动的振幅，如图11-5-3所示.横轴：驱动力频率.fo的意义表示固有频率.认识曲线形状f=fo,共振；f>fo或fvfo,振幅较小，相差越大，振幅越小.特别提醒1 .当驱动力的频率与固有频率相差越大时，振动的振幅就越小；当驱动力的频率与固有频率相等时，振幅最大.2 .从受迫振动的振幅与频率的关系图象中可以得到振动的固有频率，在计算中可以利用这一条件.4、一整码和一轻弹簧构成弹簧振子，图11-5-4甲所示的装置可用于研究例已该弹簧振子的受迫振动.匀速转动把手时，曲杆给弹簧振子以驱动力，使振子做受迫振动.把手匀速转动的周期就是驱动力的周期，改变把手

13、匀速转动的速度就可以改变驱动力的周期.若保持把手不变，给整码一向下的初速度，整码便做简谐运动,受迫振动达到稳定时,.若用T0T表小驱动力的周期,A.由图线可知To=4sB,由图线可知To=8sC.当T在4s附近时，D.当T在8s附近时，Y显著增大；当T比4s小得多或大得多时，Y很小Y显著增大；当T比8s小得多或大得多时，Y很小【审题指导】(1)由乙图可知振子的固有周期.(2)由内图可知驱动力的周期.(3)最后利用共振的条件分析判断.【解析】图乙是弹簧振子未加驱动力时振动的图线，故由题图乙读出的周期为其振动的固有周期，即T0=4s.图内是弹簧振子在驱动力作用下的振动图线.做受迫振动的物体，其振动

14、的周期等于驱动力的周期，即T=8s.当周有周期与驱动力的周期相同时，其振幅最大；周期差别越大，其振动振幅越小.由以上分析可知，A、C对.【答案】ACpl规律忌结I1解决这类问题关键是区分物体的固有频率、驱动力的频率和振动物体的频率，因此在题目中要找准驱动力.当物体做受迫振动时，其振动频率就等于驱动力的频率.当驱动力的频率与物体的固有频率相等时，此振动物体振动的振幅最大.一，迁翻应用.的WWWW鞭腐竹图11-5-52.如图11-5-5所示，曲轴上悬挂一弹簧振子，转动摇把，曲轴可以带动弹簧振子上下振动.开始时不转动摇把，让振子上下自由振动，测得振动频率为2Hz,然后匀速转动摇把，转速为240r/m

15、in,当振子振动稳定后，它的振动周期为()1 1A,sB.4sC.2sD.4s【解析】匀速转动摇把后，振子将做受迫振动，驱动力的周期跟把手转动的周期是相同的，振子做受迫振动的周期又等于驱动力的周期，其频率也等于驱动力的频率，与原自由上下振动频率无关.摇把匀速转动的转速为240r/min=4r/s,角速度=8冗rad/s,所以驱动力的周期丁=7=*=。.25s.【答案】B图11-5-6综合斛就方略一共振曲线的综合应用卜例（2。13龙岩检测）如图1156为一单摆的共振曲线，图中横轴表示周期性驱动力的频率，纵轴表示单摆的振幅，求此单摆的摆长.【规范解答】由图象可以看出，当驱动力的频率为0.4Hz时，单摆的振幅最大，此时单摆共振.由共振的条件可知，单摆的固有频率为0.4