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1、外力作用下振动受迫振动第1页，本讲稿共13页一、教材分析一、教材分析“外力作用下的振动”是人教版普通高中物理课程标准实验教科书物理选修3-4第十一章机械振动第5节内容。本节以“外力作用下的振动”为标题，介绍了“阻尼振动”“受迫振动”“共振”的概念。在内容安排上与老教材有较大的变化，这样做不仅可以使学生认识到阻尼振动、受迫振动和共振都属于外力作用下的振动，而且有利于学生对振动分类的理解。教材首先介绍了振动物体的固有频率的概念，再从能量的角度分析阻尼振动，进而通过实验探究了受迫振动的频率与驱动力频率的关系，最后利用实验探究了受迫振动的振幅与驱动力频率的关系，从而认识了共振现象。在教学中我深入挖掘教
2、材资源，充分发挥探究实验的作用，让学生亲身经历实验探究的过程，让学生清楚地认识阻尼振动的振幅减小的过程，观察物体在做受迫振动时其频率跟驱动力频率的关系，以及受迫振动的频率与物体固有频率接近时振动的特点，达到了较好的教学效果。第2页，本讲稿共13页（一）教学目标教学目标1、知识与技能知道阻尼振动及阻尼振动中能量的转化情况；知道受迫振动，知道受迫振动的频率等于驱动力的频率；知道共振以及发生共振的条件，知道共振的应用和防止。2、过程与方法 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；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。3、情感态度与价值观通过受迫
3、振动和共振的教学，认识内因和外因的辩证关系；通过共振的应用和防止的教学，渗透一分为二的辩证法观点。第3页，本讲稿共13页（二）教学重点（二）教学重点阻尼振动、受迫振动、共振及产生共振的条件（三）教学难点（三）教学难点物体是否能发生共振决定于驱动力的频率与物体固有频率的大小关系，与驱动力大小无关；当f驱f固时，物体做受迫振动的振幅最大。（四）教学准备（四）教学准备软弹簧，滑块，玻璃板，木板，布，直尺，铁架台，小金属球，水，大烧杯，受迫振动演示仪、共振演示仪。第4页，本讲稿共13页猜想：如果振动系统受到外力的作用，它将如何猜想：如果振动系统受到外力的作用，它将如何振动呢？可以用怎样的实验来探究这一
4、问题呢？振动呢？可以用怎样的实验来探究这一问题呢？1、探究阻尼振动、探究阻尼振动 固有频率固有频率第5页，本讲稿共13页图2 探究竖直方向振动的物体方案、如图所示，观察竖直方向振动物体分别在空气和水中的方案、如图所示，观察竖直方向振动物体分别在空气和水中的振动情况。振动情况。1、探究阻尼振动、探究阻尼振动 细心观察，比较现象细心观察，比较现象现象一、物体振动时，振幅均减小，最终均停现象一、物体振动时，振幅均减小，最终均停止。止。现象二、物体在不同情况下振动时，振幅减现象二、物体在不同情况下振动时，振幅减小的快慢不同。小的快慢不同。由表及里，探究成因由表及里，探究成因归纳总结，得出结论归纳总结，
5、得出结论振动系统在阻力作用下振幅逐渐减小，这振动系统在阻力作用下振幅逐渐减小，这样的振动叫阻尼振动，且阻尼越大，振幅减样的振动叫阻尼振动，且阻尼越大，振幅减小得越快。小得越快。第6页，本讲稿共13页提问：阻尼振动系统只有在驱动力作用下，才能持续地提问：阻尼振动系统只有在驱动力作用下，才能持续地振动下去，这时物体做受迫振动，那么，受迫振动的频振动下去，这时物体做受迫振动，那么，受迫振动的频率与什么因素有关呢？率与什么因素有关呢？生活实例：跳水运动员在跳板上走动时，跳板做什么生活实例：跳水运动员在跳板上走动时，跳板做什么振动？跳板的振动情况和运动员的跳动情况有关吗？振动？跳板的振动情况和运动员的跳
6、动情况有关吗？2、探究受迫振动、探究受迫振动 第7页，本讲稿共13页实验探究：利用课本图实验探究：利用课本图11.5-2的装置研究受的装置研究受迫振动的频率。迫振动的频率。通过改变电动机的转速来改变驱动力的频率，观察振子的振动频率，通过改变电动机的转速来改变驱动力的频率，观察振子的振动频率，记录实验结果。记录实验结果。归纳结论归纳结论物体做受迫振动的频率等于驱动力的频率，与振物体做受迫振动的频率等于驱动力的频率，与振动物体的固有频率无关。动物体的固有频率无关。第8页，本讲稿共13页提出问题提出问题图3 探究受迫振动的振幅DABC物体做受迫振动的频率与系统的固有频率无关，那么受迫振物体做受迫振动
7、的频率与系统的固有频率无关，那么受迫振动的振幅是否也跟它的固有频率无关呢？应该怎样探究这一动的振幅是否也跟它的固有频率无关呢？应该怎样探究这一问题呢？问题呢？3、探究共振现象、探究共振现象 探究方案探究方案如图如图3所示，在一条张紧的绳子所示，在一条张紧的绳子上挂几个摆，摆长大小为上挂几个摆，摆长大小为LDLA=LBLC。让。让A摆振动观摆振动观察察B、C、D的振幅情况。的振幅情况。第9页，本讲稿共13页观察现象观察现象探究成因探究成因归纳结论归纳结论当系统做受迫振动时，如果驱动力的频率十分接近系统的当系统做受迫振动时，如果驱动力的频率十分接近系统的固有频率时，振动物体的振幅会很大。如果驱动力
8、的频率固有频率时，振动物体的振幅会很大。如果驱动力的频率等于系统的固有频率时，受迫振动的振幅最大，这种现象等于系统的固有频率时，受迫振动的振幅最大，这种现象叫叫共振共振图3 探究受迫振动的振幅DABC第10页，本讲稿共13页4 4、探究共振曲线、探究共振曲线提出问题提出问题共振曲线反映的是物体做受迫振动时，受迫振动的振幅随共振曲线反映的是物体做受迫振动时，受迫振动的振幅随驱动力频率的变化关系。请同学们仔细观察共振曲线，你能驱动力频率的变化关系。请同学们仔细观察共振曲线，你能发现什么规律呢？发现什么规律呢？探究规律探究规律当驱动力的频率当驱动力的频率f f驱跟受迫振动物体的固有频率驱跟受迫振动物
9、体的固有频率f f固越接固越接近时，受迫振动的振幅越大；当驱动力的频率近时，受迫振动的振幅越大；当驱动力的频率f f驱等于受迫振驱等于受迫振动物体的固有频率动物体的固有频率f f固时，振幅最大。固时，振幅最大。第11页，本讲稿共13页解决问题解决问题问题：下表记录了某受迫振动的振幅随驱动力频率变化的关系。问题：下表记录了某受迫振动的振幅随驱动力频率变化的关系。若该振动系统的固有频率为若该振动系统的固有频率为f固固，则（，则（）驱动力的频驱动力的频率（率（HZ）304050607080受迫振动的受迫振动的振幅（振幅（cm）10.216.827.228.116.58.3Af固固=60 HZ B50 HZ f固固60 HZ C50 HZ f固固70 HZ D以上三个答案都不对以上三个答案都不对第12页，本讲稿共13页5、生活中的共振和减振现象、生活中的共振和减振现象 第13页，本讲稿共13页