受迫振動共振3

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1、 七、受迫振動 共振 教材：《全日制高級中學(xué)物理試驗(yàn)修訂本》第九章第七節(jié) 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(shí)例。 能力目標(biāo) 1、通過分析實(shí)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(shí)際，提高觀察和分析能力； 2、了解共振在實(shí)際中的應(yīng)用和防止，提高理論聯(lián)系實(shí)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(diǎn)； 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(diǎn) 1、什么是受迫振動。 2、什么是共振及產(chǎn)生共

2、振的條件。 教學(xué)難點(diǎn) 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(shí)，物體做受迫振動的振幅最大。 教學(xué)方法 1、實(shí)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(gè)相同的帶有共鳴箱的音叉、小槌。 課時(shí)安排 1課時(shí) 教　　學(xué)　　步　　驟 導(dǎo)入新課 1、什么是阻尼振動？ 學(xué)生答：實(shí)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(jī)械

3、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(jī)械能在損耗，那么如果在機(jī)械能損耗的同時(shí)我們不斷地給它補(bǔ)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)問題。 新課教學(xué) 1、受迫振動 （1）演示，用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置 ①向下拉一下振子，觀察它的振動情況。 ②學(xué)生答：振子做的阻尼振動。 ③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(gè)周期性的力作用。

4、 （2）通過上述演示實(shí)驗(yàn)分析后，教師總結(jié)并板書。 ①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。 ②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(shí)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，必須給振動系統(tǒng)施加一個(gè)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(jī)正在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)汽車本身的振動；正在發(fā)聲的揚(yáng)聲器紙盒的振動；飛機(jī)從屋上飛過時(shí)窗玻璃的振動；我們聽到聲音時(shí)耳膜的振動等。 教師對學(xué)生進(jìn)行激勵(lì)性評價(jià)，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(shí)際加以應(yīng)

5、用。 （5）多媒體展示幾個(gè)受迫振動的實(shí)例 ①電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的振針； ②工作時(shí)縫紉機(jī)的振針； ③揚(yáng)聲器的紙盒； ④跳水比賽時(shí)，人在跳板上走過時(shí)，跳板的振動； ⑤機(jī)器底座在機(jī)器動轉(zhuǎn)時(shí)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)的固有頻率之間有什么關(guān)系呢？ ①還以圖（1）中的裝置進(jìn)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。 ②學(xué)生敘述觀察到的現(xiàn)象： 當(dāng)把手轉(zhuǎn)速小時(shí)，振子振動較慢；當(dāng)把手轉(zhuǎn)速大時(shí)，振子振動較快。 ③定性總結(jié)：物體做受迫振動時(shí)，振子振

6、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(shí)驗(yàn)證明 ①物體做受迫振動時(shí)，振動穩(wěn)定后的頻率等于驅(qū)動力的頻率。 f f′ O A ②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(shí)又會發(fā)生什么現(xiàn)象呢？ A B D E C a b （1）演示實(shí)驗(yàn)（二） ①介紹圖2所示的共振演示儀 在一根張緊的繩子ab上掛了 幾個(gè)擺，其中A、B、C的擺長相等。 ②演示：先讓A擺擺動，觀察 在擺動穩(wěn)定后的現(xiàn)象。 ③學(xué)生描述看到的現(xiàn)象。 A擺擺

7、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： ①據(jù)和得到，A、B、C三擺的固有頻率相同。 ②B、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。 ③據(jù)實(shí)驗(yàn)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(shí)，振幅最大，驅(qū)動力的頻率跟固有頻率f相差越大，振幅越小。 f f′ O

8、 A （4）教師講：通過上述實(shí)驗(yàn)，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(gè)圖象叫共振曲線。 ①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(diǎn)，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(shí)，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。 ②教師總結(jié)板書 驅(qū)動力的頻率接近物體的固有頻率時(shí)，受迫振動的振幅最大，這種現(xiàn)象叫做共振。 （5）演示： ①介紹實(shí)驗(yàn)用

9、具：兩個(gè)頻率相同的帶有共鳴箱的音叉，放在實(shí)驗(yàn)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。 可以聽到?jīng)]被敲響的音叉發(fā)出了聲音。 ③在音叉的叉股上套上一個(gè)套管，重新做步驟②，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(shí)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。 ①第一次實(shí)驗(yàn)時(shí)，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。 ②第二次實(shí)驗(yàn)時(shí)，由于給B的音叉上套上了套管，使A、B的固有頻

10、率不再相同，此時(shí)B不能產(chǎn)生共振，發(fā)出的聲音很小，甚至聽不到。 （7）學(xué)生回答 ①什么是聲音共鳴？——（聲音的共振現(xiàn)象叫共鳴） ②共鳴箱所起的作用是什么？——使音叉的聲音加強(qiáng)。 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(shí)例。 （2）學(xué)生回答： 應(yīng)用的實(shí)例：共振篩、音箱。 防止的實(shí)例：火車過橋慢開，控制機(jī)器的轉(zhuǎn)速等。 （3）多媒體展示幾個(gè)實(shí)例： ①應(yīng)用的實(shí)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(shí)使用的共振篩。 ②防止的實(shí)例： a、軍隊(duì)或火車過橋時(shí)要放慢速度或便步走。 b、輪船航

11、行時(shí)要看波浪的打擊方向而改變輪船的航向和速度。 c、機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)為了防止共振要調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速。 （4）學(xué)生通過上述實(shí)例分析，回答： ①利用共振時(shí)，應(yīng)如何去做？——（利用共振時(shí)，應(yīng)使驅(qū)動力的頻率接近或等于物體的固有頻率） ②防止共振時(shí)，應(yīng)如何去做？——（在需要防止時(shí)，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(gè)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(gè)單擺的固有頻率都相同； B、穩(wěn)定后7個(gè)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、

12、E擺的振幅最大。 2、下列哪些實(shí)例中要應(yīng)用 B A D C E F G 共振？哪些實(shí)例中要防止共振？ A、跳水運(yùn)動員從跳板后端 走向前端的過程中； B、跳水運(yùn)動員做起跳動作 的“顛板”過程。 C、輪船在風(fēng)浪中行駛時(shí)； D、制作小提琴的音箱時(shí)。 小　　結(jié) 用實(shí)物投影儀進(jìn)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(shí)，受迫振動的振幅最大的現(xiàn)象。 3、共振在實(shí)際中的應(yīng)用，往往是利用共振振幅大的特點(diǎn)，但有時(shí)也要防止發(fā)生共振，避免產(chǎn)生有害后果。 作業(yè) 課本P178練習(xí)七（1）、（2） 板書設(shè)計(jì) 受迫振動 共振 一、受迫振動 1、物體在周期性驅(qū)動力作用下的振動； 2、特點(diǎn)：穩(wěn)定后，物體的振動頻率等于驅(qū)動力的頻率，跟物體的固有頻率無關(guān)。 二、共振： 1、在受迫振動下，當(dāng)驅(qū)動力的頻率跟物體的固有頻率相等時(shí)，振幅最大，這種現(xiàn)象叫共振。 2、條件：f驅(qū)=f固 3、利用共振需使f驅(qū)靠近或等于f固；要避免共振需使f驅(qū)遠(yuǎn)離f固。 - 3 -