高一物理共振現(xiàn)象

1、第六章 C共振現(xiàn)象一、 教學(xué)目標(biāo)1. 知識和技能領(lǐng)域：1）知道阻尼振動、受迫振動；2）知道共振現(xiàn)象和共振的條件。 2. 方法和過程領(lǐng)域：1）感受對物理現(xiàn)象進(jìn)行觀察、分析和歸納的過程。3. 情感、態(tài)度、價值觀領(lǐng)域：1）激發(fā)學(xué)習(xí)物理的興趣，培養(yǎng)學(xué)生求知和探究進(jìn)取的精神；2）增強(qiáng)理論聯(lián)系實(shí)際的自覺性。二、 教學(xué)重點(diǎn)共振現(xiàn)象及共振產(chǎn)生的條件三、 教學(xué)難點(diǎn)共振現(xiàn)象及共振產(chǎn)生的條件四、 教學(xué)準(zhǔn)備彈簧振子五、 教學(xué)設(shè)計(jì)思路及教學(xué)流程情景引入 演示實(shí)驗(yàn)：固有振動，受迫振動 阻尼振動、受迫振動固有振動與固有頻率 自主活動：觀察共振現(xiàn)象共振現(xiàn)象共振產(chǎn)生的條件 STS微波爐加熱原理六、 教學(xué)過程 引入：歷

2、史上曾發(fā)生這幾件事，第一件事發(fā)生在拿破侖率領(lǐng)法導(dǎo)入侵西班牙時，有一支部隊(duì)從鐵鏈懸橋上經(jīng)過時，土兵門跨著整齊而有力的步伐，突然轟隆一聲響，橋的一頭跌入了大河，把所有的土兵和軍官都拋進(jìn)了水里。還有一件事發(fā)生的俄國圣彼得堡，一只部隊(duì)在經(jīng)過豐坦卡河上的大橋時，也是跨著有節(jié)奏的步伐，同樣發(fā)生了橋墜人之的事件。教材P128，1940年，美國的全長860m的塔柯姆大橋因大風(fēng)引起的振動而塌毀 圖 6-13(a)，盡管當(dāng)時的風(fēng)速還不到設(shè)計(jì)風(fēng)速限值的1/3。圖 6-13(a) 圖 6- 13(b)上世紀(jì)中葉，法國昂熱市附近一座長102m的橋，因一隊(duì)士兵在橋上齊步走，引起橋梁坍塌，死亡226人。持續(xù)發(fā)出的某種頻率的

3、聲音會使玻璃杯破碎 圖 6- 13(b) 。這是什么原因呢？認(rèn)識物理是我們解釋、利用和改造自然的工具，激發(fā)學(xué)習(xí)物理知識的熱情和興趣，產(chǎn)生好奇心，激起求知欲。新課：一.教材P128“大家談”（學(xué)生討論）   1. 重新觀察實(shí)際彈簧振子的振動過程，發(fā)現(xiàn)有什么現(xiàn)象？彈簧振子在阻力作用下振幅越來越小.   2. 簡諧運(yùn)動是理想情況還是實(shí)際情況？為什么？簡諧振動是理想情況，因?yàn)椴皇茏枇Φ恼駝邮遣淮嬖诘?   3. 很多情況雖有阻力存在，但振子振動的振幅仍可保持不變，這是為什么？在外力作用下振子的能量不斷得到補(bǔ)充，振子振幅就不變了. &

4、#160;   阻尼振動：振幅不斷減小的振動     無阻尼振動：振幅不變的振動二.教材P128：探索研究“ 1. 演示先讓彈簧下面懸掛的重物作自由振動，記錄它的振動頻率（或周期）；然后轉(zhuǎn)動搖把，觀察振子的振動頻率。注意這兩個頻率的不同，前一個振動是由彈簧振子本身的性質(zhì)決定，后一振動由外來驅(qū)動力決定。演示，引導(dǎo)學(xué)生觀察兩種振動情況。   固有振動：有物體本身結(jié)構(gòu)和特征決定的振動.    固有頻率：固有振動的頻率.   受迫振動：有外力驅(qū)動下的振動，其頻率等于驅(qū)動里頻

5、率與固有頻率無關(guān).（學(xué)生討論）舉出幾個固有振動和受迫振動的實(shí)例。2.演示以不同轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動裝置的搖把，你觀察到什么現(xiàn)象？當(dāng)搖把的轉(zhuǎn)動頻率（驅(qū)動力頻率）接近彈簧振子的固有頻率時，振子的振幅逐漸_ 增大_ ；當(dāng)驅(qū)動力頻率等于固有頻率時，振子的振幅_ 最大_ ，這種現(xiàn)象就稱為共振。，引導(dǎo)學(xué)生觀察不同驅(qū)動力頻率下彈簧振子的振幅情況.   共振：條件：驅(qū)動力頻率與物體固有頻率接近或相等時.         現(xiàn)象：物體振幅劇可增大培養(yǎng)學(xué)生聯(lián)系實(shí)際，善于觀察，勤于思考?？茖W(xué)推理、聯(lián)系實(shí)際、勇于創(chuàng)新的科學(xué)精神。三.

6、討論為什么橋梁倒塌：   橋梁有自己的固有振動的頻率，當(dāng)一大隊(duì)人邁著整齊的步伐過橋，腳步產(chǎn)生的周期性作用力也有一定的頻率，如果這個作用力的頻率接近（或等于）橋的固有頻率時，就會發(fā)生共振。共振的結(jié)果是橋的震動越來越強(qiáng)，到最后超過了橋的承受能力時，橋梁就倒塌提問：應(yīng)該怎么樣過橋？答：軍隊(duì)過橋時不能還著整齊步伐，這樣就不會產(chǎn)生周期性作用力，就不會使橋產(chǎn)生共振.培養(yǎng)學(xué)生聯(lián)系實(shí)際，勤于思考，科學(xué)推理，勇于創(chuàng)新的科學(xué)精神和自主學(xué)習(xí)的能力。四.教材P129“自主活動”用兩個固有頻率完全相同的音叉做如圖 6-15 所示實(shí)驗(yàn)，觀察所發(fā)生的現(xiàn)象，說明原因。 圖 6-15示例：如圖 6-16 所

7、示，在一塊木板上安裝幾片由同樣材料制成的厚度和寬度相同但長度不同的塑料片。木板上還裝有一只轉(zhuǎn)速可調(diào)、帶有偏心裝置的電動機(jī)。當(dāng)電動機(jī)以不同速度轉(zhuǎn)動時，電動機(jī)會引起木板振動。說明觀察到的現(xiàn)象，并作出解釋。分析：本實(shí)驗(yàn)研究共振現(xiàn)象，電動機(jī)提供驅(qū)動力，塑料片在此驅(qū)動力作用下，做受過振動。觀察的重點(diǎn)是不同長度塑料片的振幅與電動機(jī)的轉(zhuǎn)速的關(guān)系。電動機(jī)的轉(zhuǎn)速變化就是驅(qū)動力頻率的變化。解答：當(dāng)電動機(jī)轉(zhuǎn)動時，塑料片均發(fā)生振動；電動機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到某值時，其中一片塑料片會發(fā)生劇烈振動，振幅達(dá)到最大；當(dāng)電動機(jī)的轉(zhuǎn)速由零逐漸增大時，塑料片會按從長到短的順序相繼地發(fā)生劇烈振動。當(dāng)電動機(jī)產(chǎn)生的驅(qū)動力的頻率遠(yuǎn)離塑料片的固有頻率時

8、，塑料片振動的振幅很?。划?dāng)驅(qū)動力的頻率與某一塑料片的固有頻率接近或相等時，該塑料片就會發(fā)生共振，它的振幅將會迅速增大到非?？捎^的程度。 圖 6-16對于由同樣材料制成的、厚度和寬度相同但長度不同的塑料片來說，塑料片的固有頻率僅與長度有關(guān)，長度愈短，固有頻率愈高（這可通過直接觀察或通過 DIS 實(shí)驗(yàn)測量驗(yàn)證）。因此，當(dāng)電動機(jī)的轉(zhuǎn)速由零逐漸增大時，最長的塑料片先發(fā)生共振，然后長度較短些的塑料片發(fā)生共振以此類推。于是我們就可觀察到這些塑料片相繼地發(fā)生共振的現(xiàn)象。 五.“STS”微波爐加熱原理食物中水分子的振動頻率約為2500MHz ，具有大致相同頻率的電磁波稱為 “微波” 。微波爐加熱食品時，爐內(nèi)產(chǎn)生很強(qiáng)的振蕩電磁場，使食物中的水分子作受迫振動，發(fā)生共振，將電磁輻射能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，從而使食物的溫度迅速升高。微波加熱是對物體內(nèi)部的整體加熱，極大地