2021学年5 外力作用下的振动导学案及答案

这是一份2021学年5 外力作用下的振动导学案及答案

【课题】第五节 外力作用下的振动 编号_________________________教学目标：（一）知识与技能1、知道什么是阻尼振动；知道在什么情况下可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）过程与方法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，得到什么是受迫振动和共振现象，培养学生理论联系实际的能力。（三）情感、态度与价值观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。教学重点难点：受迫振动的概念以及共振及产生共振的条件。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。教学过程:（一）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，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。xtO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：（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：A、B、C摆长相同，据和得到，A、B、C三摆的固有频率相同。D摆的摆长与A摆相差最多，两者的固有频率相差最大。A摆振动后通过张紧的绳子给其它各摆施加驱动力，使B、C、D、E各摆做受迫振动，它们振动的频率都等于A摆的固有频率。结论：驱动力的频率f等于振动物体的固有频率f′时，振幅最大；驱动力的频率f跟固有频率f′相差越大，振幅越小。（2）共振 驱动力频率接近物体的固有频率时，受迫振动的振幅最大，这种现象叫做共振。（3）发生共振的条件驱动力频率与物体的固有频率相等或接近。Off＇A受迫振动的振幅（4）共振曲线通过上述实验我们知道，受迫振动的振幅A与驱动力的频率f及振动物体的固有频率f＇之间的关系有关，它们之间的这种关系可用图象来表示，这个图象叫共振曲线，如图： 纵轴：表示受迫振动的振幅。横轴：表示驱动力的频率。特点：当驱动力频率等于物体固有频率时，物体振动的振幅最大；驱动力频率与固有频率相差越大，物体的振幅越小。 （5）共振的实例：声音的共鸣演示：两个频率相同的带有共鸣箱的音叉，放在实验台上。先用小槌打击音叉A的叉股，使它发声，过一会儿，用手按住音叉A的叉股，使A停止发声，观察发生的现象。 现象：可以听到没被敲打的音叉B发出了声音。 演示：在其中的一只音叉的叉股上套上一个套管，重新做上面的实验，观察发生的现象。 现象：音叉B不再发出声音了。 实例：火车过桥时要放慢速度、军队过桥时用便步行走、轮船航行时要看波浪的打击方向而改变轮船的航向和速度、机器运转时为了防止共振要调节转速等。（三）课堂小结1、实际的振动系统由于受到外界阻尼作用，振动系统的机械能逐渐减小，振幅逐渐减小，这种振动叫阻尼振动，实际的振动系统如果没有能量补充都是阻尼振动，简谐运动只是一种理想的模型。2、物体在外界驱动力作用下所做的振动叫受迫振动，受迫振动的频率取决于驱动力的频率。3、共振是受迫振动的特殊情况，当驱动力的频率接近或等于物体固有频率时，受迫振动振幅最大的现象，叫做共振。