受迫振动 共振

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时间:2019-06-03

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1、受迫振动共振一、教学目标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.2.知道什么是共振以及发生共振的条件,知道共振的应用和防止的实例.二、教学重点、难点分析1.理解受迫振动的频率等于驱动力的频率。2.掌握共振的条件及其应用。三、教具受迫振动演示器,共振演示器,两个频率相等的音叉四、教学方法实验观察、讲授五、教学过程(-)引入新课上节课讲了阻尼振动,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,由于阻力不可避免,这样的振动最终都会停下来

2、。那么我们有无使它们振幅不减小的办法呢?(提问)那就是给系统不断补充能量,即给系统一个周期性的外力,使该外力对系统做功来不断补充系统所损失的能量,使其不断振动下去,这种振动叫受迫振动,这就是本节课我们要研究的内容。【板书】七受迫振动共振(二)进行新课【演示1】受迫振动:课本图9-29所示装置中弹簧下面悬挂着重物,放手后让它振动,由于阻尼作用,重物很快停止振动,如果不断地转动摇把,即用周期性的外力作用于振动的物体,重物就会不断地振动,这就是受迫振动。【板书】1、受迫振动(1)驱动力:维持受迫振动的周期性外力叫做驱动力。(2)受迫振动:物体在

3、外界驱动力作用下的振动叫做受迫振动。提问:“请同学们举出你所知道的受迫振动的例子。”学生举例:跳水运动员在跳板上行走时跳板所发生的振动;机器工作时机器底座所发生的振动,都是由于受到外界驱动力作用下所做的受迫振动。那么做受迫振动的物体在振动时的频率由什么决定呢?请同学们进一步观察实验。(以日常生活中的实例激发学生的学习兴趣,【演示2】受迫振动把重物提到某一高度,放手后让它做自由振动,记住它的振动频率(或周期),这个频率是系统的固有频率,然后以各种不同速度转动摇把,振子做受迫振动的周期也随之改变,转速大,振子振动的频率也随之增大,由此得出结论

4、。【板书】(3)物体受迫振动时,振动稳定后的频率等于驱动力的频率,跟物体的固有频率无关。振子的固有频率由什么决定的呢?任何物体都有自身的特殊的结构,它们的固有频率是由这些结构所决定的,单摆的固有频率是由摆长和当地的重力加速度所决定的,弹簧振子的固有频率是由弹簧和小球所决定的,而与外界无关。虽然物体做受迫振动的频率是由驱动力频率决定的,而与物体的固的频率无关,但物体做受迫振动的振幅是否与物体的固有频率有联系呢?【演示3】共振在一根张紧的绳子上挂几个摆(课本图9-30),其中A、B、C的摆长相等.当A摆振动的时候,通过张紧的绳子给其他各摆施加

5、驱动力.当A摆动的时候,其余各摆也随之做受迫振动,而此时驱动力的频率就是A摆的固有频率.实验表明,固有频率跟驱动力频率相等的B摆和C摆振幅最大;固有频率跟驱动力相差最大的D摆振幅最小.由此得出结论:做受迫振动的物体振幅A与驱动力的频率f的关系曲线.当驱动力的频率f与物体的固有频率f′接近时,物体的振幅越大;当物体所受的驱动力频率与物体的固有频率相等时,物体振动振幅最大.在做实验1时,我们也看到当把手转速达到某一数值时,即驱动力的频率等于振子的固有频率时,振子振幅最大,这种现象叫做共振.【板书】2、共振(1)共振:驱动力的频率接近物体的固有

6、频率时,受迫振动的振幅增大,这种现象叫做共振。【演示4】声音的共鸣(课本图9-32).取两个频率相同的音叉A和B,相隔不远并排放在桌上,打击音叉A的叉股,使它发声.过一会儿,用手按住音叉A的叉股,使它停止发音,可以听到没有被敲的音叉B发出了声音.如果在音叉B的叉股上套上一个套管来改变B叉的固有频率,重复上述实验,就听不到音叉B发出的声音.如何来解释这种现象呢?音叉A振动后,在空气中激起声波,声波传到B后,给B一个周期性的驱动力.由于驱动力的频率跟音叉B的固有频率相等,于是B发生共振,发出声音.这种声音的共振现象叫做共鸣.【板书】(2)共鸣

7、音叉下面所装的空箱叫共鸣箱,音叉发声后,共鸣箱发生共鸣,可以使音叉的声音加强,家用的音箱的原理类似于此.在日常生活、生产中有些共振对人类有益,有些共振对人类有害,如何利用共振和防止共振呢?【板书】(3)共振的应用和防止共振现象有许多应用,把一些不同长度的钢片装在同一个支架上,可用于制成测量发动机转速的转速计.使转速计与开动着的机器紧密接触,机器振动引起转速计的轻微振动,这时固有频率与机器运转频率相同的那片钢片发生共振,有较大的振幅.若已知钢片的固有频率,就可知道机器的转速.共振筛(课本图9-33)也是利用共振现象制成的.把筛子用四根弹簧支

8、起来,在筛架上安装一个偏心轮,就成了共振筛.偏心轮在发动机的带动下发生转动时,适当调节偏心轮的转速,可以使筛子受到驱动力的频率接近筛子的固有频率,这时筛子发生共振,有较大的振幅,提高了筛除杂物

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