高中物理 《生活中的振動》教案(1) 魯科版選修3-4(通用)

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1、生活中的振動 教案 課題 生活中的振動 課型 新授課 課時數(shù) 1課時 教學(xué) 目標 1.知道什么是受迫振動,知道受迫振動的頻率等于驅(qū)動力的頻率。 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)用和防止的實例。 重點難點 重點:1.什么是受迫振動. 2.什么是共振及產(chǎn)生共振的條件 難點:1.物體發(fā)生共振決定于驅(qū)動力的頻率與物體固有頻率的關(guān)系,與驅(qū)動力大小無關(guān). 2.當(dāng)f驅(qū)=f固時,物體做受迫振動的振幅最大。 教學(xué) 過程 主 要 內(nèi) 容 (教師填教法或點撥的方法, 學(xué)生填知識要點或反思) 一、 二、

2、三、 四、 五、 六、 七、 【預(yù)習(xí)導(dǎo)引】 1.什么是阻尼振動? 學(xué)生答: 實際的振動系統(tǒng)不可避免地要受到摩擦阻力和其他因素的影響,系統(tǒng)的機械能損耗,導(dǎo)致振動完全停止,這類振動叫阻尼振動。 2.引入:同學(xué)們,我們知道,物體之所以做阻尼振動,是由于機械能在損耗,那么如果在機械

3、能損耗的同時我們不斷地給它補充能量物體的振動情形又如何呢?本節(jié)課我們來研究有關(guān)的問題. 【建構(gòu)新知】 1.受迫振動 (1)演示,用右圖所示的實驗裝置 ①向下拉一下振子,觀察它的振動情況. ②學(xué)生答:振子做的是阻尼振動. ③請一位同學(xué)勻速轉(zhuǎn)動把手,觀察振動物體的振動情形和剛才有什么不同? 學(xué)生答:剛才振子振動一會就停下來,而現(xiàn)在振子能夠持續(xù)地振動下去. 教師問:使振子能夠持續(xù)振動下去的原因是什么? 學(xué)生答:是把手給了振動系統(tǒng)一個周期性的力的作用. (2)通過上述演示分析: ①作用于振動系統(tǒng),使系統(tǒng)能持續(xù)地振動下去的外力叫驅(qū)動力. ②物體在外界驅(qū)動力作用下所做的振動叫受迫振

4、動. (3)教師問:如果我們給系統(tǒng)施加一作用時間很短的驅(qū)動力,系統(tǒng)能持續(xù)地振動下去嗎? 學(xué)生討論后得到: 要想使物體能持續(xù)地振動下去,必須給振動系統(tǒng)施加一個周期性的驅(qū)動力作用. (4)同學(xué)們想一想:有哪些物體做的是受迫振動? 學(xué)生答:發(fā)動機正在運轉(zhuǎn)時汽車本身的振動;正在發(fā)聲的揚聲器紙盒的振動;飛機從房屋上飛過時窗玻璃的振動;我們聽到聲音時耳膜的振動等. (5)受迫振動的實例 ①電磁打點計時器的振針;②工作時縫紉機的振針; ③揚聲器的紙盒;④跳水比賽時,人在跳板上走過時,跳板的振動;⑤機器底座在機器運轉(zhuǎn)時發(fā)生的振動. (6)通過剛才的學(xué)習(xí),我們知道物體在周期性的驅(qū)動力作用下所做

5、的振動叫受迫振動;那么周期性作用的驅(qū)動力的頻率、受迫振動的頻率、系統(tǒng)的固有頻率之間有什么關(guān)系呢? ①還以上圖中的裝置進行如下演示: 用不同的轉(zhuǎn)速分別勻速地轉(zhuǎn)動把手,觀察振子的振動快慢情況. ②學(xué)生敘述觀察到的現(xiàn)象: 當(dāng)把手轉(zhuǎn)速小時,振子振動較慢; 當(dāng)把手轉(zhuǎn)速大時,振子振動較快. ③定性總結(jié):物體做受迫振動時,振子振動的快慢隨驅(qū)動力變化的快慢而變化. (7)教師:經(jīng)過定量實驗證明 ①物體做受迫振動時,振動穩(wěn)定后的頻率等于驅(qū)動力的頻率. ②受迫振動的頻率跟物體的固有頻率沒有關(guān)系. 2.共振 過渡引言:受迫振動的頻率等于驅(qū)動力的頻率,與物體的固有頻率無關(guān),但是如果驅(qū)動力的頻率接

6、近或等于物體的固有頻率時又會發(fā)生什么現(xiàn)象呢? (1)演示實驗(二) ①介紹右圖所示的共振演示儀 在一根張緊的繩子ab上掛了幾個擺,其中A、B、C的擺長相等. ②演示:先讓A擺擺動,觀察在擺動穩(wěn)定后的現(xiàn)象.③學(xué)生描述看到的現(xiàn)象. A擺動起來后,B、C、D、E也隨之?dāng)[動,但是它們擺動的振幅不同,A、B、C擺動的振幅差不多,而D擺動的振幅最小. (2)出示分析思考題 a:A、B、C擺長相同,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?若是受迫振動,驅(qū)動力由什么提供? 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

7、、B、C三擺的固有頻率相同. ②B、C、D、E做的是受迫振動,它們的驅(qū)動力都是由先擺起來的A擺提供的. ③據(jù)實驗現(xiàn)象得到:驅(qū)動力的頻率f ′等于振動物體的固有頻率f ′時,振幅最大,驅(qū)動力的頻率跟固有頻率f ′相差越大,振幅越小. (4)通過上述實驗,我們得到:受迫振動的振幅A與驅(qū)動力的f及振動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)生敘述坐標軸代表的物理量. 縱軸:表示受迫振動的振幅. 橫軸:表示驅(qū)動力的頻率. b:據(jù)圖象特點,學(xué)生敘述受迫振動的振幅、驅(qū)動力的頻率、物體的固有頻率之間的關(guān)系. 當(dāng)驅(qū)動

8、力頻率等于物體固有頻率時,物體振幅最大,驅(qū)動力頻率與固有頻率相差越大,物體的振幅越小. ②結(jié)論:驅(qū)動力的頻率接近物體的固有頻率時,受迫振動的振幅最大,這種現(xiàn)象叫做共振. (5)演示:①介紹實驗用具:兩個頻率相同的帶有共鳴箱的音叉,放在實驗臺上. ②先用小槌打擊音叉A的叉股,使它發(fā)聲,過一會兒,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套管,重新做步驟②,學(xué)生描述產(chǎn)生的現(xiàn)象. 聽不到音叉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的叉股被敲時發(fā)生振動,在空氣中激起聲波,聲波傳到音叉

9、B,給音叉B以周期性的驅(qū)動力. ①第一次實驗時,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,就可以聽到B發(fā)出的聲音. ②第二次實驗時,由于給B的音叉套上了套管,使A、B的固有頻率不再相同,此時B不能產(chǎn)生共振,發(fā)出的聲音很小,甚至聽不到. (7)學(xué)生回答 ①什么是聲音的共鳴?——(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. 3.共振的應(yīng)用和防止 (1)學(xué)生閱讀課文,總結(jié)共振的應(yīng)用和防止的實例. (2)學(xué)生回答: 應(yīng)用的實例:共振篩、音箱. 防止的實例:火車過橋慢開,控制機器的轉(zhuǎn)速等. (3)實例: ①應(yīng)用的實例: a:小提琴

10、、二胡等樂器設(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:粒料分離時使用的共振篩. ②防止的實例: a:軍隊或火車過橋時要放慢速度或便步走. b:輪船航行時要看波浪的打擊方向而改變輪船的航向和速度. c:機器運轉(zhuǎn)時為了防止共振要調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速. (4)學(xué)生通過上述實例分析,回答: ①利用共振時,應(yīng)如何去做?——(利用共振時,應(yīng)使驅(qū)動力的頻率接近或等于物體的固有頻率) ②防止共振時,應(yīng)如何做?——(在需要防止共振時,應(yīng)使驅(qū)動力的頻率與振動物體的固有頻率不同,而且相差越大越好.) 中要防止共振? 【知識運用】 例題1.一懸掛于天花板上的單擺的共振線如圖,由圖可知 (1)此單擺的擺長為。() (2)共振時單擺的振幅為。 【課堂訓(xùn)練】 課本問題與練習(xí)P12 【回顧小結(jié)】 1.物體在外界驅(qū)動力作用下所做的振動叫受迫振動.受迫振動的頻率取決于驅(qū)動力的頻率; 2.共振是受迫振動的特殊情況,共振是當(dāng)驅(qū)動力的頻率等于物體固有頻率時,受迫振動的振幅最大的現(xiàn)象. 3.共振在實際中的應(yīng)用,往往是利用共振振幅大的特點,但有時也要防止發(fā)生共振,避免產(chǎn)生有害后果. 八、教學(xué)反思 九、課后作業(yè): 課本中本節(jié)課后練習(xí)1、2

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