高二物理选修3-4 受迫振动 共振.doc

高二物理选修3-4 受迫振动 共振 【教学目标】 一、知识与技能 1、掌握阻尼振动的概念，知道阻尼振动中的能量转化的情况； 2、知道在什么情况下可以把实际的振动看作简谐运动； 3、知道受迫振动和共振的概念；特点以及它们的区别和共同点； 4、知道受迫振动的频率等于驱动力的频率；与固有频率不同； 5、知道发生共振的条件；知道共振的应用和防止的实例。 二、过程与方法 1、通过再现实际振动情景，让学生知道实际的振动一般是阻尼振动 2、通过实际演示，总结归纳得到受迫振动的频率决定于驱动力的频率； 3、通过演示、举例，了解什么是共振, 并大致画出共振曲线，认识共振曲线的物理意义。 4、了解共振的应用和防止。 三、情感态度与价值观 1、培养学生善于观察与思考的学习习惯。 2、通过受迫振动的频率由驱动力的频率决定，认识内因和外因的关系。通过共振的应用和防止的教学，渗透一分为二的观点； 3、懂得进行物理实验是学习与掌握物理知识的主要途经。 【教学重点、难点】 1、重点：受迫振动的概念；共振的概念及产生共振的条件。 2．难点：受迫振动的频率由驱动力的频率决定；当f驱=f固时，物体受迫振动的振幅最大。 【教学用具】 CAI课件、受迫振动演示仪、共振演示仪、两个相同的带有共鸣箱的音叉、小槌。 【教学过程】 一、创设情境，了解受迫振动 我们刚刚学过了弹簧振子和单摆。在忽略到它们所受的空气阻力和摩擦力时，系统的机械能守恒，它们会以不变的振幅永不停息地振动下去。这种振动我们称为等幅振动。 但是实际情况下这两种振子在振动过程中，肯定是要受到空气阻力的作用，因此它们的振幅会越来越小，最后静止振动。这类振动我们称为阻尼振动。 提问：是不是所有的振动，只要有空气阻力存在，它们的振动都会越来越慢，最终停止的呢？（稍作停顿，让学生思考） 通过两个实例来帮助学生思考： 事例一：机械钟摆在摆动过程中，虽然受空气阻力，但是我们只要定期给这座钟上发条，它会不会停下来？ 事例二：如果一个人坐在秋千上玩，那秋千荡了一会就会停下来，那是因为秋千在荡的过程中要受到空气阻力的作用。但如果旁边有一个人帮助推一下，只要他不停的推一下，那秋千摆动就不会停下来。 一般情况下，在空气中的振动最终都要停下来，但如果定期给它一个动力，用来补偿空气阻力所造成的能量损失，这个振动就可以一直维持下去。这种周期性的外力就叫做驱动力；这种情况下振子的振动已非己愿，它是被迫振动，所以物体在驱动力作用下的振动就称之为受迫振动。 (5)受迫振动的实例 ①电磁打点计时器的振针； ②工作时缝纫机的振针； ③扬声器的纸盒； ④跳水比赛时，人在跳板上走过时，跳板的振动； ⑤机器底座在机器运转时发生的振动. 二、进一步认识受迫振动 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；那么做受迫振动的物体还是不是按自身的固有频率振动的呢？ 受迫振动实验：介绍实验装置，先让振子做自由振动，说明振子做自由振动时周期与振幅无关，振子的频率或周期是振子的本身的属性，所以他们的频率或周期称之为固有频率或固有周期。 说明摇柄的作用，再摇动摇柄，让学生注意观察摇柄的节奏和下面所挂弹簧振子的振动关系。从而定性说明摇得越快，下面的弹簧振子振动得也越快。 同学们可以这样想：如果我用手握住下面所挂的勾码，让勾码振动起来，那是不是要它快就快，要慢就慢呢？这时振子的振动频率就和我的手的频率或周期保持一致。 能够从这个实验中得出什么结论？ 总结：物体做受迫振动时，振动稳定后的频率等于驱动力的频率，与物体的固有频率无关。 三、共振 物体做受迫振动时，振动稳定后的频率等于驱动力的频率。那是不是物体做受迫振动时，固有频率对振动是否毫无影响呢？ 下面我们来看一实验： 实验一：把D拉离平衡位置,放手后使其在竖直面内摆动. 实验二：把A拉离平衡位置,放手后使其在竖直面内摆动. 实验三：把E拉离平衡位置,放手后使其在竖直面内摆动. 学生观察实验后回答下列问题： 1.描述实验一看到的现象． 2.描述实验二所观察到的现象． 3.描述实验三所观察到的现象． 4.五个小球的固有频率有何关系? 5.三个实验中小球都做什么运动? 6.从三个实验中你得到什么结论? 学生观察、讨论后得出结论． 1.从实验一可以看到：D球开始摆动后.其余小球跟着开始摆动.A、B、C三球的振幅比E球的振幅大(看偏角)．但A、B、C、E四球的频率与D球相同． 2.从实验二中可以看到：A球开始摆动后,其余小球跟着开始摆动,B、C两球的振幅比D、E两球大．B、C两球振幅差别不明显.D、E两球振幅的差别也不明显.但B、C、D、E四球的频率与A球相同． 3.从实验三中可以看到：E球开始振动后其余小球跟着开始振动，A、B、C三球振幅