受迫振動(dòng)共振3

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1、 七、受迫振動(dòng) 共振 教材:《全日制高級(jí)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(shí)目標(biāo) 1、知道什么是受迫振動(dòng),知道受迫振動(dòng)的頻率等于驅(qū)動(dòng)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(guò)分析實(shí)例,得到什么是受迫振動(dòng)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(guò)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(guò)共振產(chǎn)生條件的教學(xué),認(rèn)識(shí)內(nèi)因和外因的關(guān)系。 教學(xué)重點(diǎn) 1、什么是受迫振動(dòng)。 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(dòng)力的頻率與物體固有頻率的關(guān)系,一與驅(qū)動(dòng)力大小無(wú)關(guān)。 2、當(dāng)f驅(qū)=f固時(shí),物體做受迫振動(dòng)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(dòng)的頻率決定于驅(qū)動(dòng)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(shí)共振曲線(xiàn)的物理意義。 教學(xué)用具 自制投影片、CAI課件、受迫振動(dòng)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(dòng)? 學(xué)生答:實(shí)際的振動(dòng)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(dòng)完全停止,這類(lèi)振動(dòng)叫阻尼振動(dòng)。 2、引入:同學(xué)們,我們知道,物體之所以做阻尼振動(dòng),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(dòng)情形如何呢?本節(jié)課我們來(lái)研究有關(guān)問(wèn)題。 新課教學(xué) 1、受迫振動(dòng) (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(dòng)情況。 ②學(xué)生答:振子做的阻尼振動(dòng)。 ③請(qǐng)一位同學(xué)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)把手,觀察振 動(dòng)物體的振動(dòng)情形和剛才有什么不同? 學(xué)生答:剛才振子振動(dòng)一會(huì)就停下 來(lái),而再現(xiàn)在振子能夠持續(xù)地振動(dòng)下去。 教師問(wèn):使振子持續(xù)振動(dòng)下去的原因是什么? 學(xué)生答:是把手給了振動(dòng)系統(tǒng)一個(gè)周期性的力作用。

4、 (2)通過(guò)上述演示實(shí)驗(yàn)分析后,教師總結(jié)并板書(shū)。 ①作用于振動(dòng)系統(tǒng),使系統(tǒng)能持續(xù)地振動(dòng)下去的外力叫驅(qū)動(dòng)力。 ②物體在外界驅(qū)動(dòng)力作用下所做的振動(dòng)叫受迫振動(dòng)。 (3)教師問(wèn):如果我們給系統(tǒng)施加一作用時(shí)間很短的驅(qū)動(dòng)力,系統(tǒng)能持續(xù)地振動(dòng)下去嗎? 學(xué)生討論后得到:要想使物體能持續(xù)地振動(dòng)下去,必須給振動(dòng)系統(tǒng)施加一個(gè)周期性的驅(qū)動(dòng)力作用。 (4)同學(xué)們想一想:有哪些物體做的是受迫振動(dòng)? 學(xué)生答:發(fā)動(dòng)機(jī)正在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)汽車(chē)本身的振動(dòng);正在發(fā)聲的揚(yáng)聲器紙盒的振動(dòng);飛機(jī)從屋上飛過(guò)時(shí)窗玻璃的振動(dòng);我們聽(tīng)到聲音時(shí)耳膜的振動(dòng)等。 教師對(duì)學(xué)生進(jìn)行激勵(lì)性評(píng)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(shí)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(dòng)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(guò)時(shí),跳板的振動(dòng); ⑤機(jī)器底座在機(jī)器動(dòng)轉(zhuǎn)時(shí)發(fā)生振動(dòng)。 (6)教師講:通過(guò)剛才的學(xué)習(xí),我們知道物體在周期性的驅(qū)動(dòng)力作用下所做的振動(dòng)叫受迫振動(dòng);那么周期性作用的驅(qū)動(dòng)力的頻率、受迫振動(dòng)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(dòng)把手,觀察振子的振動(dòng)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(dòng)較慢;當(dāng)把手轉(zhuǎn)速大時(shí),振子振動(dòng)較快。 ③定性總結(jié):物體做受迫振動(dòng)時(shí),振子振

6、動(dòng)的快慢隨驅(qū)動(dòng)力變化的快慢而變化。 (7)教師:經(jīng)過(guò)定量實(shí)驗(yàn)證明 ①物體做受迫振動(dòng)時(shí),振動(dòng)穩(wěn)定后的頻率等于驅(qū)動(dòng)力的頻率。 f f′ O A ②受迫振動(dòng)的頻率跟物體的固有頻率沒(méi)有關(guān)系。 2、共振 過(guò)渡引言:受迫振動(dòng)的頻率等于驅(qū)動(dòng)的頻率的頻率,與物體的固有頻率無(wú)關(guān),但是如果驅(qū)動(dòng)力的頻率接近或等于物體的固有頻率時(shí)又會(huì)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(zhǎng)相等。 ②演示:先讓A擺擺動(dòng),觀察 在擺動(dòng)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(dòng)起來(lái)后,B、C、D、E也隨之?dāng)[,但是它們擺動(dòng)的振幅不同,A、B、C擺動(dòng)的振幅差不多,而D擺擺動(dòng)的振幅最小。 (2)出示分析思考題 a:A、B、C擺長(zhǎng)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(dòng)?若是受迫振動(dòng),驅(qū)動(dòng)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(dòng),它們的驅(qū)動(dòng)力都是由先擺起來(lái)的A擺提供的。 ③據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象得到:驅(qū)動(dòng)力的頻率f′等于振動(dòng)物體的固有頻率f時(shí),振幅最大,驅(qū)動(dòng)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(guò)上述實(shí)驗(yàn),我們得到:受迫振動(dòng)的振幅A與驅(qū)動(dòng)力的f及振動(dòng)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(lái)表示:這個(gè)圖象叫共振曲線(xiàn)。 ①用多媒體出示共振曲線(xiàn) a:學(xué)生敘述坐標(biāo)軸代表的 物理量。 縱軸:表示受迫振動(dòng)的振幅。 橫軸:表示驅(qū)動(dòng)力的頻率。 b:據(jù)圖象特點(diǎn),學(xué)生敘述受 迫振動(dòng)的振幅、驅(qū)動(dòng)力的頻率、物體的固有頻率之間的關(guān)系。 當(dāng)驅(qū)動(dòng)力頻率等于物體固有頻率時(shí),物體振幅最大,驅(qū)動(dòng)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(shū) 驅(qū)動(dòng)力的頻率接近物體的固有頻率時(shí),受迫振動(dòng)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(tái)上。 先用小槌打擊音叉A的叉股,使它發(fā)聲,過(guò)一會(huì)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(tīng)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(tīng)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(dòng),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(dòng)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(tīng)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(tīng)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(chē)過(guò)橋慢開(kāi),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(lè)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(chē)過(guò)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(guò)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(dòng)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(dòng)力的頻率與振動(dòng)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(dòng)起來(lái),其余各擺也隨之振動(dòng),已知A、D、G三擺的擺長(zhǎng)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(dòng)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(dòng)員從跳板后端 走向前端的過(guò)程中; B、跳水運(yùn)動(dòng)員做起跳動(dòng)作 的“顛板”過(guò)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(dòng)力作用下所做的振動(dòng)叫受迫振動(dòng),受迫振動(dòng)的頻率取決于驅(qū)動(dòng)力的頻率; 2、共振是受迫振動(dòng)的特殊情況,共振是當(dāng)驅(qū)動(dòng)力的頻率等于物體固有頻率時(shí),受迫振動(dòng)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(shū)設(shè)計(jì) 受迫振動(dòng) 共振 一、受迫振動(dòng) 1、物體在周期性驅(qū)動(dòng)力作用下的振動(dòng); 2、特點(diǎn):穩(wěn)定后,物體的振動(dòng)頻率等于驅(qū)動(dòng)力的頻率,跟物體的固有頻率無(wú)關(guān)。 二、共振: 1、在受迫振動(dòng)下,當(dāng)驅(qū)動(dòng)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 -

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