2020-2021學(xué)年高中物理 第十一章 機(jī)械振動(dòng) 5 外力作用下的振動(dòng)教案1 新人教版選修3-4

1、2020-2021學(xué)年高中物理 第十一章 機(jī)械振動(dòng) 5 外力作用下的振動(dòng)教案1 新人教版選修3-42020-2021學(xué)年高中物理 第十一章 機(jī)械振動(dòng) 5 外力作用下的振動(dòng)教案1 新人教版選修3-4年級(jí)：姓名：- 6 -外力作用下的振動(dòng)【教學(xué)目標(biāo)】一、知識(shí)與技能1知道什么叫固有頻率，理解固有的含義。2知道什么叫阻尼振動(dòng)，能從能量的角度分析阻尼振動(dòng)產(chǎn)生的原因。3知道什么叫驅(qū)動(dòng)力，理解它是按效果命名的力。4知道什么叫受迫振動(dòng)。理解系統(tǒng)做受迫振動(dòng)的頻率等于驅(qū)動(dòng)力的頻率，與系統(tǒng)的固有頻率無關(guān)。5知道什么叫共振，理解共振發(fā)生的條件，知道常見共振的應(yīng)用和危害。二、過程與方法1通過演示實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練學(xué)生的觀察能力和

2、由實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象提煉出規(guī)律的能力以及表達(dá)能力。2通過讓學(xué)生列舉或解釋自然現(xiàn)象和生活中實(shí)例的方法，培養(yǎng)學(xué)生用物理原理和研究方法解決實(shí)際問題的意識(shí)。三、情感態(tài)度與價(jià)值觀讓學(xué)生領(lǐng)略物理現(xiàn)象與規(guī)律的奇妙與和諧，發(fā)展學(xué)生的好奇心與求知欲，體驗(yàn)探究的艱辛與樂趣?！窘虒W(xué)重點(diǎn)】1受迫振動(dòng)的頻率等于驅(qū)動(dòng)力的頻率，與系統(tǒng)的固有頻率無關(guān)。2共振發(fā)生的條件?！窘虒W(xué)難點(diǎn)】受迫振動(dòng)的頻率等于驅(qū)動(dòng)力的頻率與系統(tǒng)的固有頻率無關(guān)的理解。【教學(xué)方法】演示實(shí)驗(yàn)，多媒體視頻，啟發(fā)，討論，交流。【課時(shí)安排】1課時(shí)（固有頻率的概念在研究彈簧振子或單擺時(shí)已經(jīng)給出，所以本節(jié)課直接從阻尼振動(dòng)開始）【教學(xué)過程】一、復(fù)習(xí)并引入新課師：前面我們學(xué)習(xí)簡諧運(yùn)

3、動(dòng)時(shí)引入了兩個(gè)理想化模型是什么？生：彈簧振子和單擺。師：說它理想很重要的一點(diǎn)就是我們忽略掉振動(dòng)中的摩擦阻力或空氣阻力等，即忽略掉振動(dòng)系統(tǒng)的能量損失，那么彈簧振子或單擺做什么樣的振動(dòng)？生：振幅不變的運(yùn)動(dòng)（學(xué)生可能回答出別的答案，可提醒他從能量的角度考慮此問題。）師：實(shí)際的彈簧振子或單擺的振動(dòng)肯定有能量損失，它會(huì)做什么樣的振動(dòng)呢？演示實(shí)驗(yàn)：水平彈簧振子做振幅逐漸減小的振動(dòng)。師：這種由于能量的損失導(dǎo)致的振幅逐漸減小的振動(dòng)叫阻尼振動(dòng)。二、新課教學(xué)板書一、阻尼振動(dòng)1振幅逐漸減小的振動(dòng)叫阻尼振動(dòng)。2阻尼振動(dòng)的x-t圖象（圖115-1） 師：你認(rèn)為振幅減小的快慢與什么相關(guān)？生：討論后得出與阻力大小有關(guān)。演示

4、：單擺的擺動(dòng)，第一次在空氣中；第二次在水中（用玻璃水槽盛水，便于觀察）。提醒學(xué)生觀察振幅減小的快慢有什么不同。師：如果進(jìn)一步增大阻力，會(huì)不會(huì)造成振動(dòng)不能發(fā)生呢？生：可能不發(fā)生振動(dòng)。演示：單擺擺動(dòng)，小球在粘稠的泥漿中（用玻璃槽盛泥漿，只觀察露在泥漿外的擺線即可。）板書3振幅減小的快慢與阻力大小有關(guān)；當(dāng)阻力過大時(shí)，振動(dòng)不能發(fā)生。師：鐘擺在擺動(dòng)時(shí)受不受阻力作用呢？它的振幅是否減小呢？（有相當(dāng)多的學(xué)生沒見過帶擺的表，如果學(xué)習(xí)單擺一節(jié)時(shí)讓學(xué)生看過實(shí)物或視頻了，此時(shí)直接提出問題即可，否則要演示實(shí)物或視頻。）生：普遍認(rèn)為受阻力，但振幅又保持不變。師：是什么原因?qū)е滤恼穹粶p小呢？生：討論后或經(jīng)老師提醒后得

5、出擺不斷得到能量補(bǔ)充。（老師可以當(dāng)場給鐘上弦，給出增加彈性勢能的視覺感受。）師：象鐘擺這樣雖有能量損耗，但能量又不斷得到補(bǔ)充，使振動(dòng)能夠持續(xù)下去的振動(dòng)叫受迫振動(dòng)。板書二、受迫振動(dòng)1作用在系統(tǒng)上，不斷對系統(tǒng)做功的周期性外力叫驅(qū)動(dòng)力。（教師指明跟回復(fù)力一樣，驅(qū)動(dòng)力也是按效果命名的力。）2受迫振動(dòng)：系統(tǒng)在驅(qū)動(dòng)力作用下的振動(dòng)。師：除鐘擺外，請你再列舉出幾個(gè)受迫振動(dòng)的實(shí)例。生：師、生之間；生、生之間熱烈地討論交流（老師走到學(xué)生中與學(xué)生交流，對具體現(xiàn)象老師提出自己的看法，先不下定論。）幾分鐘后學(xué)生發(fā)言列舉出一些實(shí)例。教師與其他學(xué)生共同甄別是不是受迫振動(dòng)。（看書的學(xué)生可以列舉出教材上的實(shí)例）教師挑出或告知幾

6、個(gè)典型的受迫振動(dòng)：電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器振片的振動(dòng)；挑物的小扁擔(dān)的振動(dòng)（當(dāng)場表演或看視頻）；跳水比賽中跳板的振動(dòng)（看視頻）；被幼兒園老師有節(jié)奏推動(dòng)下的秋千的擺動(dòng)（看視頻）；大型噴氣式客機(jī)飛過時(shí)窗戶的振動(dòng)。師：振動(dòng)系統(tǒng)本身有固有頻率，驅(qū)動(dòng)力也是周期性的當(dāng)然也有頻率，那么系統(tǒng)做受迫振動(dòng)時(shí)是以自己的固有頻率振動(dòng)呢？還是以驅(qū)動(dòng)力的頻率振動(dòng)？或者都不是呢？師：憑直覺猜一猜答案是什么？生：絕大多數(shù)能猜出不是以固有頻率振動(dòng)，否則老師不會(huì)出這個(gè)問題，而兩種頻率都不是又過于復(fù)雜，只能是以驅(qū)動(dòng)力頻率振動(dòng)。老師幽默地說：“肯定以驅(qū)動(dòng)力頻率振動(dòng)，因?yàn)橄到y(tǒng)做受迫振動(dòng)，既然是被迫的，自己當(dāng)然說了不算，就得聽受迫源的”師：從剛才列

7、舉的幾個(gè)典型的例子中你能不能找到答案？師、生之間；生、生之間討論交流剛才的幾個(gè)實(shí)例，幾分鐘后學(xué)生發(fā)言闡述答案與理由，老師與其他同學(xué)給予點(diǎn)評。最后選出三個(gè)最典型的實(shí)例：一是電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，當(dāng)電源頻率是50hz時(shí)，振片就以50hz的頻率振動(dòng)；當(dāng)電源頻率是60hz時(shí)，振片肯定以60hz的頻率振動(dòng)。二是挑物的小扁擔(dān)的振動(dòng)頻率與人上下振動(dòng)的頻率相同。三是被幼兒園老師有節(jié)奏推動(dòng)下的秋千的擺動(dòng)頻率等于老師推力的頻率。師：從直覺上，從看到的現(xiàn)象上來看，系統(tǒng)做受迫振動(dòng)時(shí)是以驅(qū)動(dòng)力頻率振動(dòng)，下面我們專門做實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證一下我們得出的結(jié)論。演示實(shí)驗(yàn)：圖115-2，先不通入電流使振子自由振動(dòng)，感性認(rèn)識(shí)固有頻率大?。辉侔唇滩?/p>

8、要求做實(shí)驗(yàn)。板書3在穩(wěn)定時(shí)受迫振動(dòng)的頻率總等于驅(qū)動(dòng)力的頻率，與系統(tǒng)的固有頻率無關(guān)。師：是不是系統(tǒng)的固有頻率對系統(tǒng)的振動(dòng)一點(diǎn)影響也沒有呢？這一次我們從感性入手，通過實(shí)驗(yàn)看一看能否找到規(guī)律。演示實(shí)驗(yàn)：圖115-3（建議再增加一個(gè)e擺，擺長比d擺還大），先讓學(xué)生明白a擺提供驅(qū)動(dòng)力，驅(qū)動(dòng)力頻率等于由a擺擺長決定的頻率；其余各擺都做受迫振動(dòng)，振動(dòng)頻率都等于驅(qū)動(dòng)力頻率，即都等于a擺的頻率；同時(shí)其余各擺都具有由自己擺長決定的固有頻率，其中b擺的固有頻率等于驅(qū)動(dòng)力頻率，c擺的固有頻率大于驅(qū)動(dòng)力頻率，d、e兩擺的固有頻率都小于驅(qū)動(dòng)力頻率。但d擺的固有頻率更接近于驅(qū)動(dòng)力頻率。讓學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)（可以多做幾次實(shí)驗(yàn)），說出看到的現(xiàn)象，總結(jié)出規(guī)律或結(jié)論，老師組織同學(xué)們互相評價(jià)。師總結(jié)出實(shí)驗(yàn)結(jié)論：做受迫振動(dòng)的系統(tǒng)，當(dāng)固有頻率等于驅(qū)動(dòng)力頻率時(shí)，振幅最大；當(dāng)固有頻率不等于驅(qū)動(dòng)力頻率時(shí)，二者越接近，振幅越大。師：剛才的實(shí)驗(yàn)中由于b擺的固有頻率等于驅(qū)動(dòng)力頻率，導(dǎo)致b擺振幅最大的現(xiàn)象在物理學(xué)上叫共振。板書三、共振1驅(qū)動(dòng)力頻率等于系統(tǒng)的固有頻率時(shí)，受迫振動(dòng)的系統(tǒng)振幅最大的現(xiàn)象叫共振。2當(dāng)固有頻率不等于驅(qū)動(dòng)力頻率時(shí)，二者越接近，振幅越大。3共振曲線，圖115-4（讓學(xué)生說出橫、縱軸的物理意義，f0的物理意義，教師提醒學(xué)生除峰值外，其他某一振幅都對應(yīng)兩個(gè)驅(qū)動(dòng)力頻率。）4共振與受迫振動(dòng)的關(guān)系：共振是受迫振動(dòng)的一個(gè)特殊狀態(tài)。