[振动基础理论]4选修3-4 第十一章 机械振动-外力作用下的振动-教案

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1、外力作用下的振动适用学科高中物理适用年级高中三年级适用区域全国新课标课时时长（分钟）60知识点1.物体的固有振动频率、受迫振动物体的振动频率2.受迫振动的共振曲线和共振条件教学目标一、知识与技能1．知道受迫振动的概念2．知道受迫振动频率的决定因素3．知道产生共振的条件4．知道共振应用和防止的方法二、过程与方法1．通过对阻尼振动、受迫振动和共振现象的实验探究和实例分析，培养学生的观察分析能力2．了解共振在实际中的应用和防止，提高理论联系实际的能力一、情感、态度与价值观1．通过受迫振动和共振的教学，认识内因和外因的辩证关系2．通过共振

2、的应用和防止的教学，渗透一分为二的辩证法观点教学重点1.知道什么是受迫振动2.知道共振产生的条件教学难点理解共振与受迫振动、驱动力之间的关系教学过程一、复习预习前面我们学习了像弹簧振子和单摆那样，在外力使弹簧振子的小球和单摆的摆球偏离平衡位置后，它们就在系统内部的弹力或重力作用下振动起来，不再需要外力的推动，这种振动叫做自由振动。自由振动的周期(频率)为系统的固有频率。实际的振动系统不可避免地要受到摩擦阻力和其他因素的影响，系统的机械能损耗，导致振动完全停止，这类振动叫阻尼振动。物体之所以做阻尼振动，是由于机械能在损耗，那么如果在

3、机械能损耗的同时我们不断地给振动系统补充能量，物体的振动情形又如何呢?本节课我们来学习这一问题。二、知识讲解课程引入：（一）复习旧知什么是阻尼振动?学生答：实际的振动系统不可避免地要受到摩擦阻力和其他因素的影响，系统的机械能损耗，导致振动完全停止，这类振动叫阻尼振动.（二）导入新课引入：同学们，我们知道，物体之所以做阻尼振动，是由于机械能在损耗，那么如果在机械能损耗的同时我们不断地给它补充能量物体的振动情形又如何呢?本节课我们来研究有关的问题.考点/易错点1、物体的固有振动频率、受迫振动物体的振动频率跟固有频率无关固有频率：如果系

4、统不受外力的作用，此时的振动叫做固有振动，其振动频率为固有频率。其周期叫固有周期如果振动系统受到外力作用，它将如何运动？观察两个实际振动：①实际的单摆发生的振动；②敲击音叉后音叉的振动。单摆和音叉的振幅越来越小，最后停下来。在单摆和音叉的振动过程中，不可避免地要克服摩擦及其他阻力做功，系统的机械能就要损耗，振动的振幅就会逐渐减小，机械能耗尽之时，振动就会停下来了。考点/易错点2、阻尼振动1、固有频率：如果振动系统不受外力作用，此时的振动叫固有振动，其振动频率称为固有频率2、阻尼振动(减幅振动)：振幅逐渐减小的振动叫阻尼振动振动物体

5、克服摩擦和其他阻力做了功，它自己的能量逐渐减小，振幅也随着变小说明：（1）同一简谐运动能量的大小由振幅大小确定（2）阻尼振动振幅减小的快慢跟所受阻尼的大小有关，阻尼越大，振幅减小得越快（3）物体做阻尼振动时，振幅虽不断减小，但振动的频率仍由自身结构特点所决定，并不会随振幅的减小而变化（4）阻尼振动若在一段不太长的时间内振幅没有明显的减小，可以把它当做简谐运动来处理考点/易错点3、受迫振动1、驱动力：加在振动系统上的周期性外力，叫做驱动力2、受迫振动：系统在驱动力作用下的振动，叫受迫振动3、受迫振动的周期和频率：物体做受迫振动时，振

6、动稳定后的频率等于驱动力的频率，跟物体的固有频率无关．问题1怎样才能使受阻力的振动物体的振幅不变，而一直振动下去呢？（应不断地向系统补充损耗的机械能，以使振动物体的振幅不变。）这种振幅不变的振动叫等幅振动。例如：电铃响的时候，铃锤是做等幅振动。电磁打点计时器工作时，打点针是做等幅振动。挂钟的摆是做等幅振动，它们的共同特点是，工作时振动物体不断地受到周期性变化外力的作用。这种周期性变化的外力叫驱动力。问提2：受迫振动的频率跟什么有关呢？考点/易错点4、共振1、共振：驱动力频率等于系统的固有频率时，受迫振动的振幅最大，这种现象叫做共振

7、2、共振的条件：驱动力的频率与物体的固有频率相等3、共振曲线受迫振动的振幅又跟什么有关呢？受迫振动的周期等于驱动力的周期。这样就可以得到物体做受迫振动的频率等于驱动力的频率，而跟振子的固有频率无关。共振曲线直观地反映出驱动力的频率对受迫振动物体振幅的影响，由共振曲线可知，当驱动力的频率与物体的固有频率相等时，受迫振动的振幅最大4、共振的防止与利用(1)利用：要利用共振，应尽量使驱动力的频率与物体的固有频率一致。如：共振筛、荡秋千等．(2)防止：需要防止共振危害时，要尽量使驱动力的频率和固有频率不相等，而且相差越多越好。三、例题精析

8、【例题1】【题干】下一单摆做阻尼振动，则在振动过程中(　　)A．振幅越来越小，周期也越来越小B．振幅越来越小，周期不变C．在振动过程中，通过某一位置时，机械能始终不变D．振动过程中，机械能不守恒，周期不变【答案】B、D【解析】因单摆做阻尼振动，根据