資源簡介

受迫振動 共振 教材分析 教材將阻尼振動、受迫振動、共振三個概念放在一起， 目的在于使學生能夠很好地通過比較來認識這幾種振動。從外力做功和能量轉化角度來分析這幾種振動是本節教學的基本思路，受迫振動的驅動力做的正功將補償阻力做的負功，振動能夠穩定存在。共振是受迫振動的一種特殊情況，此時驅動力頻率等于固有頻率，驅動力做正功，且明顯大于阻力做的負功，系統機械能在不斷增大，導致振幅也明顯增大，達到共振。 讓學生認識固有頻率、驅動力頻率與振動頻率之間的區別和聯系是認識受迫振動特點的關鍵，也是認識共振現象的前提。對阻尼振動和受迫振動的認識進一步豐富了學生的運動與相互作用觀。本節的難點是認識固有頻率、驅動力頻率與振動頻率之間的區別和聯系，以及認識生活中相關現象的振動特點，重點是了解發生共振現象的條件及用相關知識解釋實例。 教學目標 1.知道什么是阻尼振動和受迫振動，會用能量觀點分析阻尼振動的振幅變化。 2.通過實驗認識固有頻率、驅動力頻率與振動頻率之間的區別與聯系，了解產生共振的條件。 3.能夠根據實際生活中的振動特點，應用振動的規律解釋與解決相關問題 教學重點： 1. 固有頻率、驅動力頻率與振動頻率之間的區別與聯系。 2. 發生共振的條件及對相關實例的解釋。 教學難點： 理解固有頻率、驅動力頻率與振動頻率之間的區別與聯系
教學過程
一、創設情景，引入新課 以手掌摩擦“洗”導致水花四濺（如圖 1）、廣東虎門大橋異常振動的動態圖（如圖2）引入本節課題，引發學生思考，激發學生的求知興趣。 接著復習前面學習的知識：物體的振動周期與頻率由振動物體本身性質決定的，與振幅無關，并以單擺的周期公式 為例。以此讓學生知道“固有振動”、“固有周期”、“固有頻率”的概念。 二、問題+實驗的方式引導完成任務清單 任務一：了解什么是阻尼振動 提問：而實際中一個彈簧振子振動起來，經過一段時間它將停止運動。這是什么原因造成的呢？（空氣阻力、摩擦阻力、黏滯力等） 各種阻力統稱為阻尼，由于阻尼的作用，會使振動系統的機械能減少，振幅減少。從而引出阻尼振動的概念。 讓學生歸納總結： 1.阻尼振動：受到阻尼作用，振幅逐漸減小的振動 2.阻尼振動的圖像（如圖3）： 提問：阻尼振動的頻率變化嗎？ 引導分析：物體的振動周期與頻率由振動物體本身性質決定的，與阻尼的作用無關，所以物體做阻尼振動時，振幅減小，但振動頻率不變。 任務二：研究受迫振動及其頻率 提問：既然阻尼振動振幅越來越小，最終將停止振動。那么用什么方法才能得到持續的振動呢？（施加周期性的驅動力）以蕩秋千為例，要使秋千持續運動，就要給秋千施加周期性的推力。 通過討論和實驗演示，揭示課題，得到受迫振動的概念： 1.驅動力：作用在振動系統上的周期性外力 2.受迫振動：系統在驅動力作用下的振動 提問：受迫振動有哪些特征量？（頻率和振幅） 提問：物體做受迫振動時,振動穩定后的頻率與什么有關 學生猜想：驅動力的頻率是否與驅動力的頻率有關 教師進行演示實驗：用受迫振動與共振演示器演示受迫振動的頻率（如圖4） 讓學生仔細觀察實驗現象，實驗結束，讓學生根據實驗現象總結實驗結論： 物體做受迫振動時，振動穩定后的頻率等于驅動力的頻率，跟物體的固有頻率無關 任務三：探究受迫振動的振幅與什么有關，什么是共振現象 提問：物體做受迫振動時，其振幅與什么因素有關呢？是否也跟它的固有頻率無關呢？ 讓學生小組討論，提出自己的猜想。 師進行演示實驗：用共振演示儀演示受迫振動觀察受迫振動的振幅（如圖5） 讓學生仔細觀察實驗現象，實驗結束，讓學生根據實驗現象總結實驗結論： 當驅動力的頻率等于物體的固有頻率時，受迫振動的振幅最大。 通過學生根據實驗現象總結的實驗結論引出課題，得到共振的概念。 共振現象：驅動力的頻率f等于物體的固有頻率f0 時，受迫振動的振幅最大，這種現象叫做共振。 提問：能否利用圖像來描繪共振現象中振幅與驅動力的頻率的關系？（如圖6） 引導分析：根據共振曲線，可以知道f= f0時，振幅有最大值； f與 f0差別越大時，振幅越小 提問：如果地震來臨時，是不是越高的樓房晃動的越厲害？ 觀看演示實驗視頻（三個支架在驅動力作用下的振動），通過次實驗，讓學生加深對共振條件的理解。 任務四：了解共振現象的應用于防止 根據共振現象產生的條件，實例分析生活中比較常見的共振的現象。如微波爐、共振篩等的原理，讓學生知道如何利用共振現象為生產生活服務。 再介紹一下軍隊過橋為什么要便步走，火車過橋為什么要減速行駛，以及課前提到的虎門大橋異常振動現象，讓學生知道生活中如何來防止共振現象。 三、教學流程圖 三、課堂總結 讓學生來總結一下本節課的主要內容。 四、板書設計：

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