4. 阻尼振动 受迫振动优质课教学设计

《阻尼振动

受迫振动》教学设计

【教学目标】

一、知识与技能

1．知道什么叫固有频率，理解固有的含义。

2．知道什么叫阻尼振动，能从能量的角度分析阻尼振动产生的原因。

3．知道什么叫驱动力，理解它是按效果命名的力。

4．知道什么叫受迫振动。通过实验，认识受迫振动的特点。理解系统做受迫振动的频率等于驱动力的频率，与系统的固有频率无关。

5．知道什么叫共振，理解共振发生的条件，知道常见共振的应用和危害。

二、过程与方法

1．通过演示实验与学生分组实验训练学生的观察能力和由实验现象提炼出规律的能力以及表达能力。

2．通过让学生列举或解释自然现象和生活中实例的方法，培养学生用物理原理和研究方法解决实际问题的意识。

三、情感态度与价值观

让学生领略物理现象与规律的奇妙与和谐，发展学生的好奇心与求知欲，体验探究的艰辛与乐趣。

【学情分析】

高二年级的学生在学习本课之前已经学习了简谐运动、简谐运动的回复力和能量、弹簧振子、单摆、简谐运动的图像、简谐运动的固有周期、简谐运动的固有频率、简谐运动的振幅等概念，他们学习本课的基础较好，自主学习的能力较强，在上课之前要求学生预习并完成导学案。学生的学习兴趣就被调动起来了，而上课的小魔术和分组讨论对学生的合作学习也会起到非常好的作用。

【教学重点】

1．受迫振动的频率等于驱动力的频率，与系统的固有频率无关。

2．共振发生的条件。

【教学难点】

受迫振动的频率等于驱动力的频率与系统的固有频率无关的理解。

【教学方法】

学生分组实验、演示实验、多媒体视频、三维动画、启发，讨论，交流。

【课时安排】

1课时

【教学过程】

{引入新课} “飞雪连天射白鹿，笑书神侠倚碧鸳。”同学们听过这幅对联吗？我们在羡慕主角的各种奇遇同时，更羡慕他们所具有各种神奇功夫。例如掌碎石、声音碎茶杯等，伤敌于无形，可谓玄之又玄。大家相信声音能碎杯子吗？今天，我们一起来看一段这项神功。

1

{视频展示}：

师：大家想不想练会这门绝学？也许学习本节课后，我们都可以成为具有这种能力的高手！

{复习回顾} 简谐运动的特点：1.受力特点？

2.固有周期（频率）的特点？

3.能量的特点？

学生完成导学案回答。

师：实际的运动是简谐的吗

？

生：不是的，有阻力作用。

师：对，振动最常见的是摩擦或其他阻力，我们称之为受到了阻尼。大家考虑一下，在阻尼下的振动会是什么样的呢？

生：振幅减小，最后停下来。

师：很好，这样情况下的振动叫做阻尼振动。

【板书】

一.阻尼振动

{原因}实际的振动与理想化的振动不同，由于振动过程中要克服阻力做功，将一部分机械能转化为其他形式的能量，导致振动的总能量不断减小，即振幅不断减小．

1．阻尼振动：振幅逐渐减小的振动叫做阻尼振动，也叫减幅振动．

2．振幅减小的快慢跟所受的阻尼有关，阻尼越大，振幅减小得越快．

3．阻尼振动若在一段不太长的时间内振幅没有明显的减小，可认为是等幅振动

师：怎样才能使受阻力振动的物体的振幅不变，而一直振动下去呢？

生：外力作用，补充能量。

2

师：是的，就好像父母推着小时候的你荡秋千。这种在外力作用下的振动是受迫振动。

{实验展示}：学生观察，讨论

【板书】

二、受迫振动

1．驱动力：使系统持续振动下去的周期性外力。

2．受迫振动：物体在外界驱动力作用下的振动。

师：做受迫振动的物体在振动时的频率由什么决定

？

{实验展示}：学生观察，讨论

实验表明1：

物体在外力驱动下振动时，振动稳定后的频率等于驱动力的频率，跟物体的固有频率没有关系。

生：得出结论：

物体在外力驱动下振动时，振动稳定后的频率等于驱动力的频率，跟物体的固有频率没有关系。

师：物体做受迫振动的振幅是否与物体的驱动力频率有联系？

{学生魔术表演}：

让小球飞

{观察、讨论}：如何做到让选中的小球明显的飞起来？

实验表明2：

受迫振动的频率与物体的固有频率无关，但是如果驱动力的频率接近或等于物体的固有频率时，振动物体的振幅将达到最大. {视频演示}：洗衣机脱水桶转动视频

{学生总结}：

共振曲线特点：做受迫振动的系统， 当固有频率等于驱动力频率时，振幅最大； 当固有频率不等于驱动力频率时，二者越接近，振幅越大。 驱动力频率与固有频率相差越大，受迫振动的振幅越小。 师：大家思考，声音碎杯子到底是什么原因呢？

生：杯子发生共振。

{视频演示}：声音碎杯子的解密。

【板书】

三、共振

1．共振：驱动力频率等于系统的固有频率时，受迫振动的系统振幅最大的现象叫共振。

2．共振条件: f驱=f固

3．共呜：

声音的共振现象。声音的共鸣可以通过共鸣箱来实现。

师：大家思考一下，共振现象在我们的生活中有什么作用呢？

4．共振的应用和危害：

应用：在乐器上用的较多。

{视频演示}：

“打摆子”的楼房

危害防止：1．军队或火车过桥时要放慢3

速度或便步走 2．机器运转时为了防止共振要调节转速 3．在振动物体底座加防振垫

4．装修剧场、房屋时使用吸声材料等

师：利用共振时，我应该如何去做？

生：利用共振时，应使驱动力的频率接近或等于物体的固有频率 师：防止共振时，应如何做? 生：在需要防止共振时，应使驱动力的频率与振动物体的固有频率不同，而且相差越大越好 {学生总结}：

在需要利用共振时,应使驱动力的频率接近或等于振动物体的固有频率;在需要防止共振时,应使驱动力的频率与振动物体的固有频率不同,而且相差越大越好。

课堂练习：

1. A、B两个弹簧振子，A的固有频率为f，B的固有频率为4f，若它们均在频率为3f 的驱动力作用下作受迫振动， 则（ ）

A 振子A的振幅较大，振动频率为f B 振子B的振幅较大，振动频率为3f C 振子A的振幅较大，振动频率为3f D 振子B的振幅较大，振动频率为f 2.在张紧的水平绳上挂7个单摆，先让D摆振动起来，其余各摆也随之振动，已知A、D、G三摆的摆长相同，则下列判断正确的是（ ）

A.7个单摆的固有频率都相同

B.稳定后7个单摆的振动频率都相同

C.除D摆外，A、G摆的振幅最大

D.除D摆外，C、E摆的振幅最大

3.下列哪些实例中要应用共振?哪些实例中要防止共振? A.跳水运动员从跳板后端走向前端的过程中

B.跳水运动员做起跳动作的“颠板”过程

C.轮船在风浪中行驶时

D.制作小提琴的音箱时

4.如图所示为单摆做受迫振动时的共振曲线，从图可知该单摆振动的固有频率为

Hz，在驱动力的频率由0.4Hz增大加0.6Hz的过程中，单摆振动的振幅变化情况是___________ ,其摆长是2_______.(g=10m/s)

【课后思考题与作业题】

1.阅读20页《科学漫步》

2.思考：

（1）军队或火车过桥时为什么要放慢速度或便步走？

（2）机器运转时防止共振怎么做？

3.通过各种方式去研究：

共振筛、共鸣箱、收音机的选台、核磁共振成像技术。人体内部器官的固有频率。

4