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1、受迫振動(dòng)共振教學(xué)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。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)力大小無關(guān)2、當(dāng)f驅(qū)=彳固時(shí),物體做受迫振動(dòng)的振幅最大。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。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
2、的影響,系統(tǒng)的機(jī)械能損耗,導(dǎo)致振動(dòng)完全停止,這類振動(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)課我們來研究有關(guān)冋題。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,而再現(xiàn)在振子能夠持續(xù)地振動(dòng)下去。教師問:使振子持續(xù)振動(dòng)下去的原因是什么?學(xué)生
3、答:是把手給了振動(dòng)系統(tǒng)一個(gè)周期性的力作用。(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(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: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)從屋上飛過時(shí)窗玻璃的振動(dòng);我們聽到聲音
4、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)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
5、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。②受迫振動(dòng)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(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?(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
6、幾個(gè)擺,其中ABC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擺擺動(dòng)起來后,B、C、DE也隨之?dāng)[,但是它們擺動(dòng)的振幅不同,ABC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、DE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)T=2=1和f=1得到,ABC三擺的固有頻率相同gT②B、C、DE做的是受迫振動(dòng),它們的驅(qū)動(dòng)
7、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(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。(4)教師講:通過上述實(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??v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
8、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??梢月牭?jīng)]被敲響的音叉發(fā)出了聲音。①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)