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视频课题：第五节外力作用下的振动_江苏省 - 徐州
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第五节外力作用下的振动_江苏省 - 徐州
教案 课 题： 第五节 外力作用下的振动
总课时：1
【 教学目标 】
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做简谐运动；
2.知道什么叫驱动力，什么叫受迫振动，通过实验，认识受迫振动的特点，能举出受迫振动的实例；
3.知道共振发生的条件及应用共振和防止共振的事例和方法。
【 教学重点 】
1.受迫振动概念的建立； 2.什么是共振及产生共振的条件。
【 教学难点 】
1.物体发生共振决定于驱动力的频率与物体固有频率的关系，与驱动力大小无关； 2.当f＝f0时，物体做受迫振动的振幅最大。
【 教学手段 】 实验、多媒体 【 课时安排 】
1课时
教 学 过 程
二 次 备 课
【导入新课】
我们前面学习了弹簧振子和单摆，它们都是在回复力的作用下做简谐运动，而回复力是振动系统的内力，当振动系统受到外力作用时，它将如何运动？
【自学指导】
一、阻尼振动[来源:Zxxk.Com]
1.固有振动
如果振动系统不受________的作用，此时的振动叫做固有振动，其振动频率称
为_________。 2.阻尼振动 （1）阻力作用下的振动：
当振动系统受到阻力的作用时，振动受到了________，系统克服________的作用要做功，消耗机械能，因而________减小，最后停下来。
（2）阻尼振动：_________逐渐减小的振动。
【问题探究一】 1. 阻尼振动的图象如何？
2.阻尼振动的过程中，振幅不断的减小，那么，周期怎样变化？
书P18，前三段 固有频率的决定因
素？
（振动系统本身）
阻尼大，A减得快； 阻尼小，A减得慢。
实际振动都是阻尼振动。
阻尼振动具体事例：
实验1
不变，固有周期与振幅无关。
3．阻尼振动是不是简谐运动？
二、受迫振动
1.驱动力：作用于振动系统上的 外力。 2.受迫振动：系统在__________作用下的振动。
【问题探究二】
1.受迫振动的频率与什么因素有关？
2.受迫振动的振幅与什么因素有关？ 三、共振
当驱动力频率f 系统的固有频率f0时，受迫振动的_________最大，这种现象叫做共振。
【问题探究三】
1.在什么条件下才能发生共振现象？
2.受迫振动的振幅随驱动力频率变化的图线如何？
四、共振的应用和防止
1、应用： 解释原理 2、防止：
解释现象
【典型例题】
【例1】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
不是，分别从运动学和力学角度分析。
周期性外力——效果力
受迫振动具体事例： 实验2
f受 = f驱 ，与f固无关 实验3
与固有频率有关，当驱动力频率接近固有频率时，A最大。
f驱 = f固
Δf 越小 A 越大 Δf 越大 A越小
实验4：解释实验现象 实验5：介绍声音的共振现象——共鸣
应用：使 f
驱
接近或
等于 f固
如：共振筛、转速计等 防止：使 f
驱
远离 f
固
如：军队、列车过桥轮船航行、机器转动等
二、受迫振动
【例2】关于受迫振动，以下说法中正确的是( ) A．振动频率可能大于或小于系统的固有频率 B．可以在恒力作用下的振动 C．振动频率一定等于固有频率 D．振动频率一定等于驱动力的频率 三、共振
【例3】如图所示，三个单摆的摆长为L1=1.5 m，L2=1 m，L3=0.5 m，现用一周期等于2 s的驱动力，使它们做受迫振动，那么当它们的振动稳定时，下列判断中正确的是( ) A．三个摆的周期和振幅相等 B．三个摆的周期不等，振幅相等
C．三个摆的周期相等，但振幅不等,1摆的振幅最大 D．三个摆的周期相等，但振幅不等,2摆的振幅最大 【例4】研究单摆受迫振动规律时得到如图所示图象，下列说法正确的是( ) A．其纵坐标为位移 B．单摆的固有周期为0.5s C．图象的峰值表示共振时的振幅
D．若摆长增大，共振曲线的峰值将向右移动 四、自由振动、受迫振动和共振的关系
【例5】如图所示的装置中，在曲轴AB上悬挂一个弹簧振子，若不转动把手C，让其上下振动，周期为T1，若使把手以周期T2(T2＞T1)匀速转动，当运动都稳定后，则( )
A．弹簧振子的振动周期为T1来源学§科§网
B．弹簧振子的振动周期为T2
C．要使弹簧振子振幅增大，可让把手转速增大 D．要使弹簧振子振幅增大，可让把手转速减小 五、共振的应用和防止
【例6】部队经过桥梁时，规定不许齐步走，登山运动员登雪山时，不许高声叫喊，主要原因是( )
A．减轻对桥的压力，避免产生回声 B．避免使桥、使雪山发生共振 C．减少对桥、雪山的冲力
D．使桥受到的压力更不均匀，使登山运动员耗散能量减少 【研讨交流】 小组内讨论交流
例3的D项 例4的D项 例5的C项
小组交流讨论 1BD 2AD 3D 4C 5BC 6B
学生代表讲解
【点拨巩固】 强调几个注意事项： 1、受迫振动的特点 2、共振现象的解释 【课堂小结】 一、阻尼振动
振幅逐渐减小的振动。
特点：振幅减小，能量减少，T不变，不是简谐运动。 二、受迫振动
系统在驱动力作用下的振动。 特点：f受 = f驱 ，与f固无关 三、共振
条件： f驱 = f固
四、共振的应用与防止
应用：使f驱 接近或等于f固 防止：使f驱 远离f固 【课堂检测】
1．一列队伍过桥时，不能齐步走，这是为了( ) A．减小对桥的压力 B．使桥受力均匀 C．减小对桥的冲力 D．避免使桥发生共振 2．如图所示是单摆做阻尼振动的振动图线，下列说法正确的是( )[来
A．摆球A时刻的动能等于B时刻的动能 B．摆球A时刻的势能等于B时刻的势能 C．摆球A时刻的机械能等于B时刻的机械能 D．摆球A时刻的机械能大于B时刻的机械能
3．弹簧振子在振动过程中振幅逐渐减小，这是由于( ) A．振子开始振动时振幅太小
B．在振动过程中要不断克服外界阻力做功，消耗能量 C．动能和势能相互转化 D．振子的机械能逐渐转化为内能
4．如图所示，五个摆悬挂于同一根绷紧的水平绳上，A是摆球质量较大的摆，让它摆动后带动其他摆运动，下列结论正确的是( ) A．其他各摆的振动周期与A摆的相同 B．其他各摆的振幅都相等
C．其他各摆的振幅不同，E摆的振幅最大 D．其他各摆的振动周期不同，D摆周期最大
课堂小结： 6个小组各回答一项
课堂检测内容，10分钟完成，每题5分，错选不得分，少选得3分，满分50分。 1、防止共振 2、阻尼振动的能量变化
3、振幅减小的原因
4、共振现象
5．如图所示装置中，已知弹簧振子的固有频率f固＝2 Hz，电动机皮带轮的直径d1是曲轴皮带轮d2的12。为使弹簧振子的振幅
最大，则电动机的转速应为( ) A．60 r/min B．120 r/min C．30 r/min
D．240 r/min
6．一单摆在空气中振动，振幅逐渐减小，下列说
法正确的是 ( )
A．机械能逐渐转化为其他形式的能 B．后一时刻的动能一定小于前一时刻的动能 C．后一时刻的势能一定小于前一时刻的势能 D．后一时刻的机械能一定小于前一时刻的机械能 7．下列说法正确的是( )
A．某物体做自由振动时，其振动频率与振幅无关 B．某物体做受迫振动时，其振动频率与固有频率无关 C．某物体发生共振时的频率等于其自由振动的频率 D．某物体发生共振时的振动就是无阻尼振动[来源:Z.xx.k.Com]
8．下列振动中属于受迫振动的是( )
A．用重锤敲击一下悬吊着的钟后，钟的摆动 B．打点计时器接通电源后，振针的振动
C．小孩睡在自由摆动的吊床上，小孩随着吊床一起摆动 D．弹簧振子在竖直方向上沿上下方向振动 9．下列说法正确的是( )
A．实际的自由振动必然是阻尼振动[来源:学科网ZXXK]
B．在外力作用下的振动是受迫振动
C．阻尼振动的振幅可以保持不变
D．受迫振动稳定后的频率与自身物理条件有关
10.如图所示是一弹簧振子做受迫振动时的振幅与驱动力频率的关系，由图可知( )
A．驱动力的频率为f2时，振子处于共振状态 B．驱动力的频率为f3时，振子的振动频率为f3 C．假如让振子自由振动，它的频率为f2 D．振子做自由振动时，频率可以为f1、f2和f3
来源学科网Z_X_X_K]
【课后作业】 1、书P21 T1,2,3,4 2、练习册P69
5、共振现象的具体应用
6、实际生活中的阻尼振动
7、自由振动、受迫振动及共振的特点
8、受迫振动
9、阻尼振动和受迫振动振动的特点
10、共振曲线的应用
完成之后，小组间交换批阅，然后组内讨论交流。
第3题、第5题和第10题有一定的难度。 总结：
对优生小组给予物质奖励。
【 板书设计 】
第五节 外力作用下的振动
一、阻尼振动
振幅逐渐减小的振动。
特点：振幅减小，能量减少，T不变，不是简谐运动。 二、受迫振动
系统在驱动力作用下的振动。 特点：f受 = f驱 ，与f固无关
三、共振
条件： f驱 = f固
四、共振的应用与防止
应用：使f驱 接近或等于f固 防止：使f驱 远离f固
【 反思总结 】
因为本节课知识内容比较简单，从功能关系、动力学、运动学等多角度来研究受迫振动及其特例 —— 共振现象。在教学中应该充分发挥实验的作用，通过实验得出受迫振动的相关规律，让学生体验学习的过程，培养学生观察实验的能力，通过让学生自己思考，培养学生的思维能力，使学生理解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。另外，在本节的教学中应注意多举一些共振在实际中的应用以及避免共振的做法，通过运用规律解释各种共振现象，培养学生理论联系实际的能力和习惯，并学以致用，让学生体验成功的快乐。还要多注重学生的自主学习，培养学生的质疑能力、分析解决问题的能力、交流与合作的能力。要为学生尽可能多的提供探究的机会，可以对一些探究的物理问题创设一定的情境，让学生再去设计、观察、体验、思考和总结。
视频来源：优质课网 www.youzhik.com
