2017-2018学年高中物理 第十一章 机械振动 第5节 外力作用下的振动教案 新人教版选修3-4

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1、第五节外力作用下的振动物理核心素养主要由“物理观念”“科学思维”“科学探究”“科学态度与责任”四个方面构成。教学目标：（一）物理观念1、知道什么是阻尼振动；知道在什么情况下可以把实际发生的振动看作简谐运动。2、知道什么叫驱动力，什么叫受迫振动，能举出受迫振动的实例。3、知道受迫振动的频率等于驱动力的频率，跟物体的固有频率无关。4、知道什么是共振以及发生共振的条件。（二）科学思维、科学探究1、通过演示实验，了解阻尼振动的特点，明确受迫振动的频率决定于驱动力的频率。2、通过分析实际例子，得到什么是受迫

2、振动和共振现象，培养学生理论联系实际的能力。（三）科学态度与责任1、振动有多种不同类型说明各种运动形式都是普遍性下的特殊性的具体体现。2、通过共振产生条件的教学，认识内因和外因的关系。教学重点：受迫振动的概念以及共振及产生共振的条件。教学难点：共振及产生共振的条件。教学方法:观察、对比、讨论、阅读、实验演示、多媒体展示。教学用具：单摆、受迫振动演示仪、共振演示仪、两个相同的带有共鸣箱的音叉、橡皮槌、CAI课件【课时安排】 　　1课时 　　（固有频率的概念在研究弹簧振子或单摆时已经给出，所以本节课直

3、接从阻尼振动开始） 教学过程:（一）引入新课复习提问让学生注意观察教师的演示实验。教师把弹簧振子的振子向右移动至B点，然后释放，则振子在弹性力作用下，在平衡位置附近持续地沿直线振动起来。重复两次让学生在黑板上画出振动图象的示意图（图1中的Ⅰ）。再次演示上面的振动，只是让起始位置明显地靠近平衡位置，再让学生在原坐标上画出第二次振子振动的图象（图1中的Ⅱ）。Ⅰ和Ⅱ应同频、同相、振幅不同。结合图象和振子运动与学生一起分析能量的变化并引入新课。（二）新课教学1、阻尼振动前面我们研究了简谐运动中能量的转化，

4、对简谐运动而言，当供给振动系统一定的能量使它开始振动后，由于机械能守恒，它就以一定的振幅永不停息地振动下去，简谐运动是一种理想化的振动。下面我们来观察两个实际振动：演示：（1）实际的单摆发生的振动；（2）敲击音叉后音叉的振动。现象：单摆和音叉的振幅越来越小，最后停下来。解释：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。①阻尼振动：振幅逐渐减小的振动，叫做阻尼振动。所谓“阻尼”是指消耗系统能量的因素，它

5、主要分两类：一类是摩擦阻尼，例如单摆运动时的空气阻力等；另一类是辐射阻尼，例如音叉发声时，一部分机械能随声波辐射到周围空间，导致音叉振幅减小。由于振动系统受到摩擦和其他阻力，即受到阻尼作用，系统的机械能随着时间而减少，同时振幅也逐渐减小。阻尼越小，振幅减小得越慢。阻尼过大时，系统将不能发生振动。当阻尼很小时，在一段不太长的时间内，看不出振幅有明显的减小，就可以把它作为理想振动来处理。②阻尼振动的图象：xtO（要求学生画出上述单摆和音叉的运动图象，在实物投影仪上展示，并给予讲评）2、受迫振动演示：用

6、如图所示的实验装置，向下拉一下振子，观察它的振动情况。现象：振子做的是阻尼振动，振动一段时间后停止振动。演示：请一位同学匀速转动把手，观察振动物体的振动情况。现象：现在振子能够持续地振动下去。分析：使振子能够持续振动下去的原因，是把手给了振动系统一个周期性的外力的作用，外力对系统做功，补偿系统的能量损耗。（1）驱动力：使系统持续地振动下去的外力，叫驱动力。（2）受迫振动：物体在外界驱动力作用下所做的振动叫受迫振动。要想使物体能持续地振动下去，必须给振动系统施加一个周期性的驱动力作用。受迫振动实例：

7、发动机正在运转时汽车本身的振动；正在发声的扬声器纸盒的振动；飞机从房屋上飞过时窗玻璃的振动；我们听到声音时耳膜的振动等。（多媒体展示几个受迫振动的实例）①电磁打点计时器的振针；②工作时缝纫机的振针；③扬声器的纸盒；④跳水比赛时，人在跳板上走过时，跳板的振动；⑤机器底座在机器运转时发生的振动。（3）受迫振动的特点做简谐运动的弹簧振子和单摆在振动时，按振动系统的固有周期和固有频率振动。通过刚才的学习，我们知道物体在周期性的驱动力作用下所做的振动叫受迫振动；那么周期性作用的驱动力的频率、受迫振动的频率、

8、系统的固有频率之间有什么关系呢?演示：用前面的装置实验。用不同的转速匀速地转动把手，观察振子的振动快慢情况。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。物体做受迫振动时，振动物体振动的快慢随驱动力的周期而变化。总结：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。3、共振（1）共振摆实验ABCDE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