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視頻標簽：受迫振動,共振
所屬欄目：高中物理優質課視頻
視頻課題：人教版(2019)選擇性必修一第二章第六節《受迫振動 共振》嘉祥
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人教版(2019)選擇性必修一第二章第六節《受迫振動 共振》嘉祥
教學設計
教學目標：
1、知識與技能：
（1）知道什么是阻尼振動，會用能量的觀點分析阻尼振動的振幅變化和受迫振動現象。
（2）了解產生共振的條件，認識共振是受迫振動的一種特殊情況。
2、過程與方法：
（1）通過實驗認識固有頻率、驅動力頻率和振動頻率之間的關系。
（2）能根據實際生活的振動特點，應用振動規律解決相關問題。
3、科學態度與責任：
能說出生產生活中受迫振動的應用實例和利用、防止共振的實例。通過實例分析體會振動與生活、生產的關系，培養學以致用的意識。
教材分析：
《受迫振動 共振》是人教版、高二物理、選擇性必修一、第2章、第6節內容。本節內容前學生已經學習彈簧振子與單擺在沒有外力干預的情況下做簡諧運動。在此基礎上引入振動系統沒有受到外力作用時的固有振動，此時的頻率稱為固有頻率。然后從振動圖像和能量的角度分析阻尼振動，再介紹受迫振動，以及共振現象和共振曲線。教材將阻尼振動、受迫振動、共振三個概念放在一起，目的在于使學生能夠很好地通過比較來認識這幾種振動。對阻尼振動和受迫振動的認識進一步豐富了學生的運動與相互作用觀。
重、難點：
難點：認識固有頻率、驅動力頻率與振動頻率之間的區別和聯系，以及認識生活中相關現象的振動特點。
重點：是了解發生共振現象的條件及選相關知識解釋實例。
學情分析：
學生前面學習了簡諧振動，對振動有一定的了解。高二學生已經具備了一定的認知、探究和思維能力，通過實驗引導學生得出受迫振動的頻率和共振條件并不難，通過生活中的一些實例視頻：跳水的跳板、電磁打點計時器等，讓學生清晰直觀的了解受迫振動。共振篩和大橋視頻加深對共振的應用和防護的認知。可以播放“上海中心大廈”視頻來了解實際生產建設中的減振工程，學生對物理學的應用有個簡單認知。
教學設計：
引入視頻：請同學們觀看“龍洗盆”視頻：
“洗”是古代盥洗用的臉盆，多用青銅鑄成，現代亦有許多仿制的工藝品。倒些清水在其中，用手掌慢慢摩擦盆耳，盆就會發出嗡嗡聲，到一定節奏時還會濺起層層水花。這是為什么？（引起學生們的好奇心，帶著興趣去學習）
復習：請同學們復習回答：
簧振子與單擺在沒有外力干預的情況下做簡諧運動。我們學習的簡諧運動的振幅有什么特點，周期頻率的影響因素是什么？
回顧：簡諧運動（理想化模型）：
等幅振動，機械能守恒。周期或頻率與振幅無關，僅由系統自身的性質決定。
（引入固有振動、固有頻率概念）
固有振動、固有頻率：
概念：我們把這種振動稱為固有振動，其振動頻率稱為固有頻率。
一、阻尼振動
思考：生活當中振動的振幅是怎么變化的？
演示實驗：演示振動振幅變小實例，請同學們發散思維想一想生活的振動振幅變小實例。
（更直觀形象的認知）
問題：為什么在這些振動中振幅變小了，并最終停下來？
（先請學生們思考回答，我再做總結，并引入新概念阻尼振動）
原因：由于實際的振動系統都會受到摩擦力、黏滯力等阻礙作用，消耗機械能，振幅必然逐漸減小。
概念：振幅隨時間逐漸減小的振動稱為阻尼振動。
問題：阻尼振動的振幅在減小的過程中，頻率是否隨著減小？
答案：阻尼振動的振動頻率保持不變。
（引入圖 2.6-1 阻尼振動圖像）
阻尼振動：振幅越來越小，頻率不變。
延伸：振動系統能量衰減的方式：
一種是由于振動系統受到摩擦阻力的作用，使振動系統的機械能逐漸轉化為內能。例如單擺運動時受到空氣的阻力。
另一種是由于振動系統引起鄰近介質中各質點的振動，使能量向四周輻射出去，從而自身機械能減少。例如音叉發聲時，一部分機械能隨聲波輻射到周圍空間，導致音叉振幅減小。
二、受迫振動
思考：阻尼振動最終要停下來，怎樣才能產生持續的振動呢？
演示實驗：
（更直觀形象的認知）
概念：使周期性的外力作用于振動系統，外力對系統做功，補償系統的能量損耗，使系統的振動維持下去。這種周期性的外力叫作驅動力，系統在驅動力作用下的振動叫作受迫振動。
視頻：請同學們觀看“跳水”、“甩脂機”、“電磁打點計時器”視頻。
（更直觀形象的認知受迫振動在生活的實例）
合作探究：受迫振動的頻率與什么因素有關呢？
（先猜想后通過實驗學生們自己得到規律以提高學生能力）
結論：大量的實驗都證實：物體做受迫振動達到穩定后，物體振動的頻率等于驅動力的頻率，與物體的固有頻率無關。
三、共振
視頻：請同學們觀看“音樂遇到火焰”視頻。
（中間課堂提升學生精神，引起學生興趣）
合作探究：驅動力的頻率對振幅的影響？
（通過實驗學生們自己得到結論概念）
結論：這說明物體在做受迫振動時，驅動力的頻率與物體的固有頻率相差越小，受迫振動的振幅越大；當驅動力的頻率與物體的固有頻率相等時，受迫振動的振幅達到最大。
概念：當驅動力的頻率等于固有頻率時，物體做受迫振動的振幅達到最大值，這種現象稱為共振。
思考：為什么驅動力的頻率等于固有頻率時，受迫振動的振幅達到最大？
解釋：共振是受迫振動的一種特殊情況，此時驅動力頻率等干固有頻率，
驅動力做正功，目明顯大于阻力做的負功，系統機械能在不斷增大，導致振幅也明顯增大，達到
共振。
視頻：請同學們觀看“共振篩”、“美國塔科馬峽灣懸索大橋”、“上海中心大廈”視頻。
（引入共振的應用和防止）
鞏固例題：
例題： (多選)一單擺做阻尼振動，則在振動過程中( )
A．振幅越來越小，周期也越來越小
B．振幅越來越小，周期不變
C．通過某一位置時，機械能始終不變
D．機械能不守恒，周期不變
典例2：如圖所示，曲軸上懸掛一彈簧振子，轉動搖把，曲軸可以帶動彈簧振子上下振動。開始時不轉動搖把，而讓振子自由上下振動，測得其頻率為2 Hz，然后勻速轉動搖把，轉速為240 r/min，當振子振動穩定時，它振動的周期為( )
A．0.5 s B．0.25 s C．2 s D．4 s
典例3： (多選)如圖所示，一根繃緊的水平繩上掛五個擺，擺球質量均相同，其中A、E擺長均為l，先讓A擺振動起來，其他各擺隨后也跟著振動起來，則穩定后( )
A．其他各擺振動周期跟A擺相同
B．其他各擺振動的振幅大小相等
C．其他各擺振動的振幅大小不同，E擺的振幅最大
D．B、C、D三擺振動的振幅大小不同，B擺的振幅最小
結束：
自由振動：江山易改、本性難移
受迫振動：寄人籬下、身不由己
共振：情投意合、心隨你動
課后習題：完成課后作業。
視頻來源：優質課網 www.swgszwr.cn
