《受迫振動共振》教案一、教學目標1．知道什么是阻尼振動及受迫振動。2．通過實驗觀察，探究受迫振動的頻率和振幅的特征。3.知道什么是共振以及發(fā)生共振的條件，能夠解釋共振的應用和防止的實例。二、教學重難點教學重點：受迫振動時其頻率跟驅動力頻率的關系，共振。教學難點：受迫振動時其頻率跟驅動力頻率的關系教學過程設計教學環(huán)節(jié)和內容教師活動學生活動基于課標、素養(yǎng)的設計意圖【創(chuàng)設情景引入課堂】從蕩秋千引入課堂等幅振動和阻尼振動的概念。讓學生觀察圖片或視頻，建立“振動會自發(fā)地衰減”的感性認識體驗、觀察、思考、討論。引導學生通過情境建模，建立物理概念，形成理性與感性的連接?！臼芷日駝印俊扒锴ё罱K會停下來”，如何才能讓秋千一直振動？提出“受迫振動”的概念。列舉出一些受迫振動的例子引導思考如何讓物體一直振動。思考、討論、表達從解決問題的角度探討物理問題，引導學生從建立物理與實際的聯系?！臼芷日駝拥念l率】觀察實驗：固有頻率不同的四個小球，在相同的外力驅動下的擺動。引導學生觀察相同驅動力下的不同小球的振動情況：特別觀察小球的振幅是否相同；小球的頻率是否同步？小球的振幅是否相同？觀察、思考學生通過觀察，掌握受迫振動的頻率跟驅動力的頻率相等的規(guī)律。并提出：“什么情況下受迫振動的小球振幅最大？”【受迫振動的振幅】觀察實驗，繪制振子隨驅動頻率變化的曲線。引導學生觀察兩個彈簧振子在不同頻率下的振幅變化。逐漸增大驅動頻率，兩個振子振幅逐均先增大，后減小。作圖、思考、討論引導學生在操作實驗之前先制定方案，理解實驗原理，培養(yǎng)學生的探究素養(yǎng)。建立受迫振動振幅大小隨驅動頻率變化的關系，并且知道振幅最大時額定頻率大的振子對應的驅動頻率也較大。【觀察實驗】以一個小球帶動其他小球擺動，觀察振幅的大小與什么因素有關。引導學生觀察受迫振動的小球的擺幅與小球的質量是否有關？與驅動小球的繩長有什么關系？觀察，思考，討論，表達學生發(fā)現受迫振動擺幅最大的小球的擺長跟驅動小球的擺長相同，即其固有頻率與驅動小球獨有頻率相同?；仡檮偛诺膹椈烧褡訉嶒?，可以形成統(tǒng)一的觀點：當受迫振動物體的固有頻率等于驅動力頻率時，振幅達到最大，稱為共振?！竟舱竦膽谩抗舱窈Y、轉速計等是共振的常見應用介紹共振的應用，此時可以發(fā)散講解，重點是如何實現共振。聆聽、思考讓學生形成知識間關聯的習慣，培養(yǎng)知識遷移的能力?！緦嵺`與拓展】通過古代二胡的結構介紹共鳴對樂器的作用。并演示音叉的共鳴作用。介紹中國古代樂器中“二胡”的結構，提出共鳴腔的概念，列舉各種樂器使用共鳴腔的情況，并使用音叉演示共鳴現象。觀察、思考通過觀察實驗，理解共鳴現象是共振在聲音中的應用。引導學生了解中國古代人們智慧，培養(yǎng)愛國主義情懷?！竟舱竦姆乐埂恳曨l演示“聲音碎玻璃”的現象。并列舉世界上因共振而造成的災難。介紹最近虎門大小的晃動事件。引導學生觀察和思考如何規(guī)避共振帶來的危害和災難。觀察、思考、討論、問答通過觀察和學習，留意生活中的共振現象，實現知識與實踐的關聯?！緦嵺`與拓展】介紹次聲波的危害及如何防止次聲波的傷害。介紹次聲波帶來的災難事件，并引導學生思考如何避免次聲波的傷害。觀察、交流、問答引導學生關注物理與生活的關聯?！緦W習研究】課后完成研究任務：查閱資料，了解我國古代關于共振的研究與應用，并寫成學習報告?！景鍟O計】課后篇鞏固提升必備知識基礎練1.自由擺動的秋千,擺動的振幅越來越小,下列說法正確的是()A.機械能守恒B.能量正在消失C.總能量守恒,機械能減小D.只有動能和勢能的相互轉化解析可以把自由擺動的秋千看作做阻尼振動的模型。振動系統(tǒng)中的能量轉化不只是系統(tǒng)內部動能和勢能的相互轉化,振動系統(tǒng)是一個開放系統(tǒng),與外界時刻進行著能量交換,但總能量守恒。系統(tǒng)由于受到阻力,消耗系統(tǒng)機械能,從而使振動的機械能不斷減小。答案C2.如圖所示,把兩個彈簧振子懸掛在同一支架上,已知甲彈簧振子的固有頻率為9Hz,乙彈簧振子的固有頻率為72Hz。當支架在受到豎直方向且頻率為9Hz的驅動力作用下做受迫振動時,兩個彈簧振子的振動情況是()A.甲的振幅較大,且振動頻率為18HzB.甲的振幅較大,且振動頻率為9HzC.乙的振幅較大,且振動頻率為9HzD.乙的振幅較大,且振動頻率為72Hz解析根據受迫振動發(fā)生共振的條件可知,甲彈簧振子的振幅較大,因為甲彈簧振子的固有頻率等于驅動力的頻率,做受迫振動的物體的頻率等于驅動力的頻率,所以選項B正確。答案B3.(多選)研究單擺受迫振動規(guī)律時得到如圖所示的共振曲線,下列說法正確的是()A.其縱坐標為位移B.其橫坐標為固有頻率C.單擺的固有周期為2sD.圖像的峰值表示單擺共振時的振幅解析共振曲線的縱坐標表示受迫振動的振幅,橫坐標表示驅動力的頻率,峰值表示驅動力頻率等于固有頻率時,發(fā)生共振的振幅。根據圖像可知固有頻率為0.5Hz,故單擺的固有周期為2s。答案CD4.(多選)用兩根完全一樣的彈簧和一根細線將甲、乙兩滑塊連在光滑的水平面上,線上有張力,甲的質量大于乙的質量,如圖所示。當線突然斷開后,兩滑塊都開始做簡諧運動,在運動過程中()A.甲的振幅一定等于乙的振幅B.甲的振幅一定小于乙的振幅C.甲的最大速度一定大于乙的最大速度D.甲的最大速度一定小于乙的最大速度解析兩根彈簧完全相同,線未剪斷時兩彈簧所受拉力大小相等,伸長量相同,所以剪斷線以后,甲、乙振幅相同,故選項A對,選項B錯;又由于線未剪斷時彈簧的彈性勢能相同,所以甲、乙通過平衡位置時的動能相同,質量大的速度小,故選項C錯,選項D對。答案AD5.如圖甲所示,一個有固定轉動軸的豎直圓盤轉動時,固定在圓盤上的小圓柱帶動一個T形支架在豎直方向振動,T形支架的下面系著一個由彈簧和小球組成的振動系統(tǒng)。圓盤靜止時,讓小球做簡諧運動,其振動圖像如圖乙所示。圓盤勻速轉動時,小球做受迫振動。下列說法正確的是()A.小球振動的固有頻率是4HzB.小球做受迫振動時周期一定是4sC.圓盤轉動周期在4s附近時,小球振幅顯著增大D.圓盤轉動周期在4s附近時,小球振幅顯著減小解析小球振動的固有周期T=4s,則其固有頻率為f=1T=0.25Hz,A錯誤;小球做受迫振動時周期等于驅動力的周期,即等于圓盤轉動周期,不一定等于固有周期4s,B錯誤;圓盤轉動周期在4s附近時,驅動力周期等于振動系統(tǒng)的固有周期,小球產生共振現象,振幅顯著增大,C正確,D答案C關鍵能力提升練6.(北京第四十三中學期中)把一個篩子用四根彈簧支起來,篩子上裝一個電動偏心輪,它每轉一周,給篩子一個驅動力,這就做成了一個共振篩,如圖所示。不開電動機讓這個篩子自由振動時,完成20次全振動用15s,在某電壓下,電動偏心輪的轉速是50r/min。已知增大電動偏心輪電壓可使其轉速提高,而增加篩子的總質量可以增大篩子的固有周期。為使共振篩的振幅增大,以下做法可行的是()①降低輸入電壓②升高輸入電壓③增加篩子質量④減小篩子質量A.①③ B.①④ C.②③ D.②④解析根據題意,得篩子的固有頻率為f0=2015Hz=43Hz,電動機某電壓下,電動偏心輪的轉速是50r/min,此時頻率為f=5060Hz=56Hz,此時頻率小于篩子的固有頻率,要使振幅增大,可以升高輸入電壓或增加篩子質量答案C7.如圖所示為兩個單擺做受迫振動的共振曲線,則下列說法正確的是()A.兩個單擺的固有周期之比為TⅠ∶TⅡ=2∶5B.若兩個受迫振動在地球上同一地點進行,則兩個擺長之比為lⅠ∶lⅡ=4∶25C.圖線Ⅱ若是在地面上完成的,則該擺擺長約為1mD.若兩個受迫振動分別在月球上和地球上進行,且擺長相等,則圖線Ⅱ是月球上的單擺的共振曲線解析由共振曲線及共振的條件可知,Ⅰ和Ⅱ的固有頻率分別為0.2Hz和0.5Hz,周期之比TⅠ∶TⅡ=5∶2,A項錯誤。由單擺的周期公式T=2πl(wèi)g可知,lⅠ∶lⅡ=TⅠ2∶TⅡ2=25∶4,B項錯誤。同時可知lⅡ=TⅡ2g4π2=1答案C8.(多選)有一根繃緊的水平繩上掛有5個雙線擺,其中b擺擺球質量最大,另4個擺球質量相等,擺長關系為Lc>Lb=Ld>La>Le,如圖所示?，F將b擺垂直紙面向里拉開一微小角度,放手后讓其振動,經過一段時間,其余各擺均振動起來,則達到穩(wěn)定時()A.周期關系為Tc>Td>Ta>TeB.頻率關系為fc=fd=fa=feC.擺幅關系為Ac=Ad=Aa=AeD.四個擺中,d的振幅最大,且Ae<Aa解析b擺的振動作為一種驅動力,迫使其他四個擺做受迫振動