2022魯科版選修(3-4)第4節(jié)《生活中的振動(dòng)》word教案

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1、2022魯科版選修(3-4)第4節(jié)《生活中的振動(dòng)》word教案 開(kāi)課老師：鄭秀蘭（指導(dǎo)教師：葉紹輝） 開(kāi)課時(shí)間：2010年4月2日上午第一節(jié) 開(kāi)課地點(diǎn)：高二（4）班多媒體教室 開(kāi)課班級(jí)：高二（4）班 三維教學(xué)目標(biāo) 1、知識(shí)與技能 （1）知道阻尼振動(dòng)和無(wú)阻尼振動(dòng)，并能從能量的觀點(diǎn)給予說(shuō)明； （2）知道受迫振動(dòng)的概念。知道受迫振動(dòng)的頻率等于驅(qū)動(dòng)力的頻率，而跟振動(dòng)物體的固有頻率無(wú)關(guān)； （3）理解共振的概念，知道常見(jiàn)的共振的應(yīng)用和危害。 2、過(guò)程與方法 （1）通過(guò)實(shí)例了解什么是阻尼振動(dòng) （2）通過(guò)受迫振動(dòng)的實(shí)例介紹，提高聯(lián)系實(shí)際問(wèn)題的能力。 （3）通過(guò)共振現(xiàn)象的演示和說(shuō)明，提

2、高學(xué)生觀察和分析的能力。理解共振曲線，培養(yǎng)用圖像描述物理規(guī)律的能力。 （4）了解共振在實(shí)際中的應(yīng)用和防止，提高聯(lián)系和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。 3、情感態(tài)度價(jià)值觀 （1）簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)體現(xiàn)了自然界中的對(duì)稱美。機(jī)械振動(dòng)過(guò)程中能量守恒體現(xiàn)物質(zhì)世界遵循對(duì)立統(tǒng)一規(guī)律。 （2）從內(nèi)因和外因的關(guān)系認(rèn)識(shí)共振產(chǎn)生的條件。用一分為二的觀點(diǎn)研究共振的應(yīng)用和防止。振動(dòng)有不同類型說(shuō)明各種物質(zhì)運(yùn)動(dòng)形式都包含自己的特殊矛盾。 （3）通過(guò)對(duì)精巧的演示實(shí)驗(yàn)儀器的展示，激發(fā)學(xué)生的審美興趣和探索規(guī)律的愿望。通過(guò)學(xué)習(xí)，使學(xué)生領(lǐng)悟到自然規(guī)律的美無(wú)處不在。 教學(xué)重點(diǎn) （1）什么是阻尼振動(dòng) （2）什么是受迫振動(dòng). （3）什么是共振

3、及產(chǎn)生共振的條件. 教學(xué)難點(diǎn) （1）關(guān)于阻尼振動(dòng)中能量的轉(zhuǎn)化. （2）當(dāng)f驅(qū)＝ｆ固時(shí)，物體做受迫振動(dòng)的振幅最大. （3）物體發(fā)生共振決定于驅(qū)動(dòng)力的頻率與物體固有頻率的關(guān)系，與驅(qū)動(dòng)力大小無(wú)關(guān). 教學(xué)教具：彈簧振子、受迫振動(dòng)演示儀、擺的共振演示器。 導(dǎo)入：以塔科馬懸索橋的垮塌為例。1940年，美國(guó)建成了塔科馬懸索橋。然而，4個(gè)月后，該橋在實(shí)際風(fēng)速不到設(shè)計(jì)風(fēng)速限值1/3的暴風(fēng)襲擊下遭到破壞，同學(xué)們，你能解釋原因嗎？ 復(fù)習(xí)： 一、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的能量 B O CB 圖1 　　現(xiàn)在以單擺為例討論一下簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的能量問(wèn)題。 單擺的擺球被拉伸到某一位置后所做的簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)；如右圖所示 問(wèn)題

4、1：擺球在振動(dòng)過(guò)程中總機(jī)械能如何變化？ （運(yùn)用機(jī)械能守恒定律，得出在不計(jì)阻力作用的情況下， 只有重力做功，總機(jī)械能保持不變。） 1.簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)是等幅振動(dòng)。 2.簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)中動(dòng)能和勢(shì)能發(fā)生相互轉(zhuǎn)化， 機(jī)械能的總量保持不變，即機(jī)械能守恒。 3.振動(dòng)系統(tǒng)的總機(jī)械能與振幅有關(guān)，振幅越大，總機(jī)械能越大。 二、阻尼振動(dòng) 　　在實(shí)際生活中，我們經(jīng)常發(fā)現(xiàn)有的往復(fù)運(yùn)動(dòng)很快停止，如我們做彈簧振子、音叉的實(shí)驗(yàn)時(shí)，振動(dòng)幾次后就停下來(lái). (1)演示： 　?、賹?shí)際的彈簧振子發(fā)生的振動(dòng). 　?、谇脫粢舨婧笠舨娴恼駝?dòng). 　　(2)學(xué)生描述觀察到的現(xiàn)象： 　　彈簧振子和音叉的振幅越來(lái)越小，最后停下來(lái).

5、 　　(3)討論并解釋現(xiàn)象 圖2 　　在彈簧振子和音叉的振動(dòng)過(guò)程中，不可避免地要克服摩擦及其他阻力做功，系統(tǒng)的機(jī)械能就要損耗，振動(dòng)的振幅就會(huì)逐漸減小，機(jī)械能耗盡之時(shí)，振動(dòng)就會(huì)停下來(lái)了. 　　(4)畫(huà)出上述彈簧振子和音叉的運(yùn)動(dòng)圖象： 　　 (5)教師總結(jié)： 　?、儆捎谡駝?dòng)系統(tǒng)受到摩擦和其他阻力，即受到阻尼作用，系統(tǒng)的機(jī)械能隨著時(shí)間而減少，同時(shí)振幅也逐漸減小，這樣的振動(dòng)叫阻尼振動(dòng). 　?、谡駝?dòng)系統(tǒng)受到的阻尼越大，振幅減小得越快，阻尼過(guò)大時(shí)，系統(tǒng)將不能發(fā)生振動(dòng)。當(dāng)阻尼很小時(shí)，在一段不太長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)，看不出振幅有明顯的減小，就可以把它作為簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)來(lái)處理. 　?、蹮o(wú)阻尼振動(dòng)也是等幅振動(dòng)

6、. 實(shí)際的自由振動(dòng)一定是阻尼振動(dòng)。 視頻演示蕩秋千 問(wèn)題2：怎樣才能使受阻力的振動(dòng)物體的振幅不變，而一直振動(dòng)下去呢？ （應(yīng)不斷地向系統(tǒng)補(bǔ)充損耗的機(jī)械能，以使振動(dòng)物體的振幅不變。） 三、受迫振動(dòng) 在周期性外力作用下物體的振動(dòng)叫受迫振動(dòng)。例如：（1）跳板在人走過(guò)時(shí)發(fā)生的振動(dòng) （2）機(jī)器底座在機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)發(fā)生的振動(dòng) （3）聽(tīng)到聲音時(shí)耳膜的振動(dòng) （4）電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的振針?biāo)龅恼駝?dòng) 它們的共同特點(diǎn)是，工作時(shí)振動(dòng)物體不斷地受到周期性變化外力的作用。這種周期性變化的外力叫驅(qū)動(dòng)力。 問(wèn)題3：自由狀態(tài)下，振動(dòng)物體的固有頻率是由振動(dòng)物體本身的性質(zhì)決定的。那么,受迫振動(dòng)的頻率是否也是由振動(dòng)物體本

7、身性質(zhì)決定的呢? 演示實(shí)驗(yàn)（圖3）:讓學(xué)生注意觀察演示。用不同的轉(zhuǎn)速勻速地轉(zhuǎn)動(dòng)把手，可以發(fā)現(xiàn)，開(kāi)始振子的運(yùn)動(dòng)情況比較復(fù)雜，但達(dá)到穩(wěn)定后，振子的運(yùn)動(dòng)就比較穩(wěn)定，可以明顯地觀察到受迫振動(dòng)的周期等于驅(qū)動(dòng)力的周期。這樣就可以得到物體做受迫振動(dòng)的頻率等于驅(qū)動(dòng)力的頻率，而跟振動(dòng)物體的固有頻率無(wú)關(guān)。 E B Cc A D 問(wèn)題4：物體做受迫振動(dòng)的振幅是否也只與外力的大小有關(guān),而與振動(dòng)物體的固有頻率無(wú)關(guān)呢? 演示實(shí)驗(yàn)（圖4）：讓學(xué)生注意觀察演示共振擺（裝置如圖4），在一根繃緊的繩上掛幾個(gè)單擺，其中A、B、C球的擺長(zhǎng)相等。當(dāng)使A擺動(dòng)起來(lái)后，A球的振動(dòng)通過(guò)張緊的

8、繩給其余各擺施加周期性的驅(qū)動(dòng)力，經(jīng)一段時(shí)間后，它們都會(huì)振動(dòng)起來(lái)。驅(qū)動(dòng)力的頻率等于A擺的頻率。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在A擺多次擺動(dòng)后，各球都將以A球的頻率振動(dòng)起來(lái)，但振幅不同，固有頻率與驅(qū)動(dòng)力頻率相等的B、C球的振幅最大，而頻率與驅(qū)動(dòng)力頻率相差最大的D、E球的振幅最小。 教師總結(jié)并板書(shū) 1、共振：驅(qū)動(dòng)力的頻率等于物體的固有頻率時(shí)，受迫振動(dòng)的振幅最大，這種現(xiàn)象叫做共振。 2、特點(diǎn)：驅(qū)動(dòng)力的頻率接近或等于物體的固有頻率時(shí)，受迫振動(dòng)的振幅最大；驅(qū)動(dòng)力的頻率跟固有頻率相差越大，受迫振動(dòng)的振幅越小。 3、共振曲線 橫軸：表示驅(qū)動(dòng)力的頻率 縱軸：表示受迫振動(dòng)的振幅 多媒體展示幾個(gè)實(shí)例： ①共振的利用實(shí)例

9、： a：粒料分離時(shí)使用的共振篩。 b：小提琴、鼓等樂(lè)器設(shè)置共鳴箱。 C：收音機(jī)利用電磁的共振進(jìn)行選臺(tái) 演示聲音的共振、共鳴 ②共振的防止實(shí)例： A、軍隊(duì)或火車過(guò)橋時(shí)要放慢速度或便步走 B、機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)為了防止共振要調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速 C、在振動(dòng)物體底座加防振墊 D、裝修劇場(chǎng)、房屋時(shí)使用吸聲材料等 4、學(xué)生通過(guò)上述實(shí)例分析，回答： ①利用共振時(shí)，應(yīng)如何去做?——(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) ②防止共振時(shí)，應(yīng)如何做?——(在需要防止共振時(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.) 本節(jié)小結(jié) 1.阻尼振動(dòng)：振幅越來(lái)越小的振動(dòng) 2.受

10、迫振動(dòng)：物體在外界驅(qū)動(dòng)力作用下的振動(dòng) 3.物體做受迫振動(dòng)時(shí)，振動(dòng)穩(wěn)定后的頻率等于驅(qū)動(dòng)力的頻率，跟物體的固有頻率無(wú)關(guān)。 4.共振：驅(qū)動(dòng)力的頻率等于振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率時(shí)，受迫振動(dòng)的振幅增大，這種現(xiàn)象叫做共振。 5.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；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。 板書(shū)設(shè)計(jì)： 一、阻尼振動(dòng)：振幅不斷減小的振動(dòng)。 特征：振幅遞減 原因：機(jī)械能逐漸轉(zhuǎn)化為其他形式的能 二、受迫振動(dòng)：在周期性驅(qū)動(dòng)力作用下產(chǎn)生的振動(dòng) 特征：1、f=f驅(qū)，跟f固無(wú)關(guān) 2、f驅(qū)與f固相差越小，振幅A越大 三、共振：

11、驅(qū)動(dòng)力的頻率等于振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率時(shí)，受迫振動(dòng)的振幅增大，這種現(xiàn)象叫做共振。 特征：f驅(qū)=f固時(shí)，A最大 四、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；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。 鞏固練習(xí) 1、支持火車車廂的彈簧的固有頻率為2Hz，行駛在每節(jié)鐵軌長(zhǎng)10米的鐵路上，則當(dāng)運(yùn)行速度為_(kāi) m/s時(shí)，車廂振動(dòng)最劇烈。[20m/s] 2、在礦山上采出的礦石還要經(jīng)過(guò)選礦這一道工序，選礦時(shí)主要用到共振篩。共振篩是用4根相同的彈簧支起來(lái)的，篩子上裝有1個(gè)電動(dòng)偏心輪，它每轉(zhuǎn)1周，給篩子1個(gè)驅(qū)動(dòng)力，這樣就做成了1個(gè)共振篩。篩子做自由振

12、動(dòng)時(shí)，完成10次全振動(dòng)用時(shí)15s，在某電壓下，電動(dòng)偏心輪的轉(zhuǎn)速是36r/min，已知增大偏心輪的驅(qū)動(dòng)電壓可使偏心輪轉(zhuǎn)速提高；增加篩子質(zhì)量，可以增大篩子的固有周期，那么要使篩子的振幅增大，下列那些辦法是可行的( BC ) A．降低偏心輪的驅(qū)動(dòng)電壓 B．提高偏心輪的驅(qū)動(dòng)電壓 C．增加篩子的質(zhì)量 D．減小篩子的質(zhì)量 課后反思： 作業(yè)：名校學(xué)案同步練習(xí) 物理選修3-4 第一章 機(jī) 械 振 動(dòng) 第4節(jié) 生活中的振動(dòng) 開(kāi)課老師：鄭秀蘭 指導(dǎo)老師：葉紹輝 開(kāi)課班級(jí)：高二（4）