2024-2025學(xué)年高中物理第一章機(jī)械振動(dòng)4阻尼振動(dòng)受迫振動(dòng)教案2教科版選修3-4

PAGE6-阻尼振動(dòng)受迫振動(dòng)【教學(xué)目標(biāo)】一、學(xué)問與技能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)生的緣由。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)。通過試驗(yàn)，相識(shí)受迫振動(dòng)的特點(diǎn)。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．通過演示試驗(yàn)與學(xué)生分組試驗(yàn)訓(xùn)練學(xué)生的視察實(shí)力和由試驗(yàn)現(xiàn)象提煉出規(guī)律的實(shí)力以及表達(dá)實(shí)力。2．通過讓學(xué)生列舉或說明自然現(xiàn)象和生活中實(shí)例的方法，培育學(xué)生用物理原理和探討方法解決實(shí)際問題的意識(shí)。三、情感看法與價(jià)值觀讓學(xué)生領(lǐng)會(huì)物理現(xiàn)象與規(guī)律的奇異與和諧，發(fā)展學(xué)生的新奇心與求知欲，體驗(yàn)探究的艱辛與樂趣?！緦W(xué)情分析】高二年級(jí)的學(xué)生在學(xué)習(xí)本課之前已經(jīng)學(xué)習(xí)了簡諧運(yùn)動(dòng)、簡諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力和能量、彈簧振子、單擺、簡諧運(yùn)動(dòng)的圖像、簡諧運(yùn)動(dòng)的固有周期、簡諧運(yùn)動(dòng)的固有頻率、簡諧運(yùn)動(dòng)的振幅等概念，他們學(xué)習(xí)本課的基礎(chǔ)較好，自主學(xué)習(xí)的實(shí)力較強(qiáng)，在上課之前要求學(xué)生預(yù)習(xí)并完成導(dǎo)學(xué)案。學(xué)生的學(xué)習(xí)愛好就被調(diào)動(dòng)起來了，而上課的小魔術(shù)和分組探討對(duì)學(xué)生的合作學(xué)習(xí)也會(huì)起到特別好的作用?！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。【教學(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?！窘虒W(xué)方法】學(xué)生分組試驗(yàn)、演示試驗(yàn)、多媒體視頻、三維動(dòng)畫、啟發(fā)，探討，溝通?！菊n時(shí)支配】1課時(shí)【教學(xué)過程】{引入新課}“飛雪連天射白鹿，笑書神俠倚碧鴛?！蓖瑢W(xué)們聽過這幅對(duì)聯(lián)嗎？我們?cè)谄G羨主角的各種奇遇同時(shí)，更艷羨他們所具有各種奇妙功夫。例如掌碎石、聲音碎茶杯等，傷敵于無形，可謂玄之又玄。大家信任聲音能碎杯子嗎？今日，我們一起來看一段這項(xiàng)神功。{視頻展示}：師：大家想不想練會(huì)這門絕學(xué)？或許學(xué)習(xí)本節(jié)課后，我們都可以成為具有這種實(shí)力的高手！{復(fù)習(xí)回顧}簡諧運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)：1.受力特點(diǎn)？2.固有周期（頻率）的特點(diǎn)？3.能量的特點(diǎn)？學(xué)生完成導(dǎo)學(xué)案回答。師：實(shí)際的運(yùn)動(dòng)是簡諧的嗎？生：不是的，有阻力作用。師：對(duì)，振動(dòng)最常見的是摩擦或其他阻力，我們稱之為受到了阻尼。大家考慮一下，在阻尼下的振動(dòng)會(huì)是什么樣的呢？生：振幅減小，最終停下來。師：很好，這樣狀況下的振動(dòng)叫做阻尼振動(dòng)?！景鍟恳?阻尼振動(dòng){緣由}實(shí)際的振動(dòng)與志向化的振動(dòng)不同，由于振動(dòng)過程中要克服阻力做功，將一部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量，導(dǎo)致振動(dòng)的總能量不斷減小，即振幅不斷減?。?．阻尼振動(dòng)：振幅漸漸減小的振動(dòng)叫做阻尼振動(dòng)，也叫減幅振動(dòng)．2．振幅減小的快慢跟所受的阻尼有關(guān)，阻尼越大，振幅減小得越快．3．阻尼振動(dòng)若在一段不太長的時(shí)間內(nèi)振幅沒有明顯的減小，可認(rèn)為是等幅振動(dòng)師：怎樣才能使受阻力振動(dòng)的物體的振幅不變，而始終振動(dòng)下去呢？生：外力作用，補(bǔ)充能量。師：是的，就似乎父母推著小時(shí)候的你蕩秋千。這種在外力作用下的振動(dòng)是受迫振動(dòng)。{試驗(yàn)展示}：學(xué)生視察，探討【板書】二、受迫振動(dòng)1．驅(qū)動(dòng)力：使系統(tǒng)持續(xù)振動(dòng)下去的周期性外力。2．受迫振動(dòng)：物體在外界驅(qū)動(dòng)力作用下的振動(dòng)。師：做受迫振動(dòng)的物體在振動(dòng)時(shí)的頻率由什么確定？{試驗(yàn)展示}：學(xué)生視察，探討試驗(yàn)表明1：物體在外力驅(qū)動(dòng)下振動(dòng)時(shí)，振動(dòng)穩(wěn)定后的頻率等于驅(qū)動(dòng)力的頻率，跟物體的固有頻率沒有關(guān)系。生：得出結(jié)論：物體在外力驅(qū)動(dòng)下振動(dòng)時(shí)，振動(dòng)穩(wěn)定后的頻率等于驅(qū)動(dòng)力的頻率，跟物體的固有頻率沒有關(guān)系。師：物體做受迫振動(dòng)的振幅是否與物體的驅(qū)動(dòng)力頻率有聯(lián)系？{學(xué)生魔術(shù)表演}：讓小球飛{視察、探討}：如何做到讓選中的小球明顯的飛起來？試驗(yàn)表明2：受迫振動(dòng)的頻率與物體的固有頻率無關(guān)，但是假如驅(qū)動(dòng)力的頻率接近或等于物體的固有頻率時(shí)，振動(dòng)物體的振幅將達(dá)到最大.{視頻演示}：洗衣機(jī)脫水桶轉(zhuǎn)動(dòng)視頻{學(xué)生總結(jié)}：共振曲線特點(diǎn)：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。驅(qū)動(dòng)力頻率與固有頻率相差越大，受迫振動(dòng)的振幅越小。師：大家思索，聲音碎杯子究竟是什么緣由呢？生：杯子發(fā)生共振。{視頻演示}：聲音碎杯子的解密。【板書】三、共振1．共振：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．共振條件:f驅(qū)=f固3．共嗚：聲音的共振現(xiàn)象。聲音的共鳴可以通過共鳴箱來實(shí)現(xiàn)。師：大家思索一下，共振現(xiàn)象在我們的生活中有什么作用呢？4．共振的應(yīng)用和危害：應(yīng)用：在樂器上用的較多。{視頻演示}：“打擺子”的樓房危害防止：1．軍隊(duì)或火車過橋時(shí)要放慢速度或便步走2．機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)為了防止共振要調(diào)整轉(zhuǎn)速3．在振動(dòng)物體底座加防振墊4．裝修劇場、房屋時(shí)運(yùn)用吸聲材料等師：利用共振時(shí)，我應(yīng)當(dāng)如何去做？生：利用共振時(shí)，應(yīng)使驅(qū)動(dòng)力的頻率接近或等于物體的固有頻率師：防止共振時(shí)，應(yīng)如何做?生：在須要防止共振時(shí)，應(yīng)使驅(qū)動(dòng)力的頻率與振動(dòng)物體的固有頻率不同，而且相差越大越好{學(xué)生總結(jié)}：在須要利用共振時(shí),應(yīng)使驅(qū)動(dòng)力的頻率接近或等于振動(dòng)物體的固有頻率;在須要防止共振時(shí),應(yīng)使驅(qū)動(dòng)力的頻率與振動(dòng)物體的固有頻率不同,而且相差越大越好。課堂練習(xí)：1.A、B兩個(gè)彈簧振子，A的固有頻率為f，B的固有頻率為4f，若它們均在頻率為3f的驅(qū)動(dòng)力作用下作受迫振動(dòng)，則（）A振子A的振幅較大，振動(dòng)頻率為fB振子B的振幅較大，振動(dòng)頻率為3fC振子A的振幅較大，振動(dòng)頻率為3fD振子B的振幅較大，振動(dòng)頻率為f2.在張緊的水平繩上掛7個(gè)單擺，先讓D擺振動(dòng)起來，其余各擺也隨之振動(dòng)，已知A、D、G三擺的擺長相同，則下列推斷正確的是（）A.7個(gè)單擺的固有頻率都相同B.穩(wěn)定后7個(gè)單擺的振動(dòng)頻率都相同C.除D擺外，A、G擺的振幅最大D.除D擺外，C、E擺的振幅最大3.下列哪些實(shí)例中要應(yīng)用共振?哪些實(shí)例中要防止共振?A.跳水運(yùn)動(dòng)員從跳板后端走向前端的過程中B.跳水運(yùn)動(dòng)員做起跳動(dòng)作的“顛板”過程C.輪船在風(fēng)浪中行駛時(shí)D.制作小提琴的音箱時(shí)4.如圖所示為單擺做受迫振動(dòng)時(shí)的共振曲線，從圖可知該單擺振動(dòng)的固有頻率為

Hz，在驅(qū)動(dòng)力的頻率由0.4Hz增大加0.6Hz的過程中，單擺振動(dòng)的振幅改變狀況是___________,其擺長是_______