4. 阻尼振动 受迫振动课堂实录【3】

阻尼振动

受迫振动

教案

课题

阻尼振动

受迫振动

课型

新授课

课时数

1课时

1.知道什么是受迫振动，知道受迫振动的频率等于驱动力的频率。

教学

2.知道什么是共振以及发生共振的条件。

目标

3.知道共振的应用和防止的实例。

重点

重点：1.什么是阻尼振动、受迫振动. 2.什么是共振及产生共振的条件

难点

难点：1.物体发生共振决定于驱动力的频率与物体固有频率的关系，与驱动力大小无关. 2.当f驱＝ｆ固时，物体做受迫振动的振幅最大。

教学

过程

[来源:Zxxk.Com]主 要 内 容[来源:Z+xx+k.Com]

一、阻尼振动

自由振动：系统不受外力作用，也不受任何阻力，只在自身回复力作用下的振动叫做自由振动

固有频率：自由振动的频率，叫做系统的固有频率

注意：固有频率由系统本身特征

阻尼振动：系统在振动过程中受到阻力的作用振动逐渐消逝，振动能量逐渐转化为其他能量，这种振动叫做阻尼振动

师生一起总结特点：

1.振动系统受到的阻尼越大，振幅减小得越快，阻尼过大时，系统将不能发生振动。

2.频率由自身结构决定，并不会随着幅度的减小而减小

3.实际的振动一定是阻尼振动

学生练习：

例：振动系统做阻尼振动时，它的（

）

A.位移越来越小

B.振幅越来越小

C.动能越来越小

D.机械能越来越小

思考1：一般情况下的振动因为受到阻力，最终都要停下来，那么怎样才能使振动持续下去呢？

教师总结：用周期性的外力作用于振动系统，通过外力对系统做正功，补偿系统机械能的损耗，使系统持续地振动下去。

二、.受迫振动

1、驱动力：作用在振动系统上的周期性外力

2、受迫振动：系统在驱动力作用下的振动

受迫振动实例：

①跳水比赛时，跳板在人走过时发生的振动

②机器底座在机器运转时发生的振动

③听到声音时耳膜的振动

④电磁打点计时器的振针所做的振动

思考2：受迫振动稳定后的频率与什么有关?

[来源:学_科_网]

播放实验演示视频，右图所示的实验装置

学生叙述观察到的现象：

当把手转速小时，振子振动较慢；

当把手转速大时，振子振动较快

教师定性总结：

物体做受迫振动时，振子振动的快慢随驱动力变化的快慢而变化. 教师：经过定量实验证明

①物体做受迫振动时，振动稳定后的频率等于驱动力的频率. ②受迫振动的频率跟物体的固有频率没有关系. 三、共振

过渡引言：受迫振动的频率等于驱动力的频率，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又会发生什么现象呢? 演示实验

①介绍右图所示的共振演示仪

在一根张紧的绳子上挂了几个摆，其中a和c的摆长相等. ②演示：先让a摆摆动，观察在摆动稳定后的现象

.③学生描述看到的现象. a摆动起来后，b、c、d也随之摆动，但是它们摆动的振幅不同，a、c摆动的振幅差不多，而e摆动的振幅最小. (2)出示分析思考题

a:a、c摆长相同，意味着它们的固有频率有什么关系?根据是什么? b:b、c、d、e做的是什么振动?若是受迫振动，驱动力由什么提供? c:据观察到的现象可得到什么结论? (3)学生讨论后回答

①

据和

得到a、c三摆的固有频率相同. ②b、c、d、e做的是受迫振动，它们的驱动力都是由先摆起来的a摆提供的. ③据实验现象得到：驱动力的频率f ′等于振动物体的固有频率f

′时，振幅最大，驱动力的频率跟固有频率f

′相差越大，振幅越小. (4)通过上述实验，我们得到：受迫振动的振幅A与驱动力的f及振动物体的固有频率之间的关系有关，它们之间的这种关系可用图象来表示：这个图象叫共振曲线.

①用多媒体出示共振曲线

a:学生叙述坐标轴代表的物理量. 纵轴：表示受迫振动的振幅. 横轴：表示驱动力的频率. b:据图象特点，学生叙述受迫振动的振幅、驱动力的频率、物体的固有频率之间的关系. 当驱动力频率等于物体固有频率时，物体振幅最大，驱动力频率与固有频率相差越大，物体的振幅越小. ②结论：驱动力的频率接近物体的固有频率时，受迫振动的振幅最大，这种现象叫做共振. 三、共振的应用和防止

1、共振的应用

①测量发动机转速的转速计

②共振筛

③龙洗盆

2、共振的防止

a.军队或火车过桥时要放慢速度或便步走. b:轮船航行时要看波浪的打击方向而改变轮船的航向和速度. c:机器运转时为了防止共振要调节转速.

(4)学生通过上述实例分析，回答：

①利用共振时，应如何去做?——(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) ②防止共振时，应如何做?——(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.) 为什么：登山运动员登山时严禁大声喊叫? 因为喊叫声中某一频率若正好与山上积雪的固有频率相吻合，就会因共振而引起雪崩，其后果十分严重。

来源学+科+网【知识运用】

1.

用来测量各种发动机转速的转速计，在同一铁支架NM上焊有固有频率依次为80Hz、60Hz、40Hz、20Hz的四个钢片a、b、c、d。将M端与正在转动的电动机接触，发现b钢片振幅最大，则电动机转速为_______r/min，a、b、c、d此时振动频率为_________。

2.

如图所示演示装置，一根张紧的水平绳上挂着四个单摆，让b摆摆动，其余各摆也摆动起来，可以发现（ ）

A.各摆摆动的周期均与b摆相同

B.a 摆摆动周期最短

C.c摆摆动周期最长

D.c摆振幅最大

3、如图所示是一个单摆的共振曲线，求：

（1）单摆的摆长L（g取9.8m/s2）

（2）若摆长减小，共振曲线的峰将怎样移动？为什么？

【回顾小结】

1、自由振动：

2、阻尼振动：

3、受迫振动：

4、共振:驱动力的频率接近物体的固有频率时，受迫

5、利用共振时：应使驱动力的频率f接近或等于振动物体的固有频率f0 6、防止共振时：应使驱动力的频率f与物体的固有频率f0不同，而且相差越大越好

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