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物理:魯科版 選修3-4 1.4 生活中的振動(dòng) (教案)

上傳人:每**** 文檔編號(hào):29870110 上傳時(shí)間:2021-10-08 格式:DOC 頁(yè)數(shù):4 大?。?32KB
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1、 第4節(jié) 生活中的振動(dòng) 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: 3、情感、態(tài)度與價(jià)值觀: 教學(xué)重點(diǎn):受迫振動(dòng),共振。 教學(xué)難點(diǎn):驅(qū)動(dòng)力的頻率、固有頻率的區(qū)別。 教學(xué)教具:彈簧振子、受迫振動(dòng)演示儀、擺的共振演示器。 (一)復(fù)習(xí)提問(wèn) 注意觀察教師的演示實(shí)驗(yàn)。教師把彈簧振子的振子向右移動(dòng)至B點(diǎn),然后釋放,則振子在彈性力作用下,在平衡位置附近持續(xù)地沿直線振動(dòng)起來(lái)

2、。重復(fù)兩次讓學(xué)生在黑板上畫(huà)出振動(dòng)圖象的示意圖(圖1中的Ⅰ)。 再次演示上面的振動(dòng),只是讓起始位置明顯地靠近平衡位置,再讓學(xué)生在原坐標(biāo)上畫(huà)出第二次振子振動(dòng)的圖象(圖1中的Ⅱ)。Ⅰ和Ⅱ應(yīng)同頻、同相、振幅不同。 結(jié)合圖象和振子運(yùn)動(dòng)與學(xué)生一起分析能量的變化并引入新課。 (二)新課教學(xué) 現(xiàn)在以彈簧振子為例討論一下簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的能量問(wèn)題。 問(wèn)提1:振子從B向O運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,它的能量是怎樣變化的?(彈性勢(shì)能減少,動(dòng)能增加。) 問(wèn)提2:振子從O向C運(yùn)動(dòng)過(guò)程中能量如何變化?振子由C向O、又由O向B運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中,能量又是如何變化的? 問(wèn)提3:振子在振動(dòng)過(guò)程中總的機(jī)械能如

3、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,總機(jī)械能保持不變。) 1、總機(jī)械能守恒 將振子從B點(diǎn)釋放后在彈簧彈力(回復(fù)力)作用下,振子向左運(yùn)動(dòng),速度加大,彈簧形變(位移)減少,彈簧的彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為振子的動(dòng)能。當(dāng)回到平衡位置O時(shí),彈簧無(wú)形變,彈性勢(shì)能為零,振子動(dòng)能達(dá)到最大值,這時(shí)振子的動(dòng)能等于它在最大位移處(B點(diǎn))彈簧的彈性勢(shì)能,也就是等于系統(tǒng)的總機(jī)械能。 在任何一位置上,動(dòng)能和勢(shì)能之和保持不變,都等于開(kāi)始振動(dòng)時(shí)的彈性勢(shì)能,也就是系統(tǒng)的總機(jī)械能。 小結(jié):由于簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)中總機(jī)械能守恒,所以簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)中振幅不變。如果初始時(shí)B點(diǎn)與O點(diǎn)的距離越大,到 O點(diǎn)時(shí),振子的動(dòng)能越

4、大,則系統(tǒng)所具有的機(jī)械能越大。相應(yīng)地,振子的振幅也就越大,因此簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的振幅與能量相對(duì)應(yīng)。 問(wèn)提4: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。) 這種振幅不變的振動(dòng)叫等幅振動(dòng)。例如:電鈴響的時(shí)候,鈴錘是做等幅振動(dòng)。電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作時(shí),打點(diǎn)針是做等幅振動(dòng)。掛鐘的擺是做等幅振動(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。 2、受迫振動(dòng) 在驅(qū)動(dòng)力作用下物體的振動(dòng)叫受迫振動(dòng)。例如內(nèi)燃機(jī)氣缸中活塞的運(yùn)動(dòng),縫紉機(jī)針頭的運(yùn)動(dòng),揚(yáng)聲器紙盆的運(yùn)動(dòng),電話耳機(jī)中膜片的運(yùn)動(dòng)

5、等都是受迫振動(dòng)。 問(wèn)提5:受迫振動(dòng)的頻率跟什么有關(guān)呢? 讓學(xué)生注意觀察演示(圖3)。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,而跟振子的固有頻率無(wú)關(guān)。 問(wèn)提6:受迫振動(dòng)的振幅又跟什么有關(guān)呢? 演示擺的共振(裝置如圖4),在一根繃緊的繩上掛幾個(gè)單擺,其中A、B、G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)

6、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、G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。 指出:驅(qū)動(dòng)力的頻率跟物體的固有頻率相等時(shí),振幅最大,這種現(xiàn)象叫共振。 講解一下共振在技術(shù)上有其有利的一面,也存在不利的一面。結(jié)合課本讓同學(xué)思考,在生活實(shí)際中利用共振和防止共振的實(shí)例。 小結(jié)本節(jié) (1)振動(dòng)物體都具有能量,能量的大小與振幅有關(guān),振幅越大,振動(dòng)能量也越大; (2)當(dāng)振動(dòng)物體的能量逐漸減小時(shí),振幅也隨著減小,這樣的振動(dòng)叫阻尼振動(dòng); (3)振幅保持不變的振動(dòng)叫等幅振動(dòng); (4)物體在驅(qū)動(dòng)力作用下的振動(dòng)是受迫振動(dòng),受迫振動(dòng)的頻率等于驅(qū)動(dòng)力的頻率; (5)當(dāng)驅(qū)動(dòng)力的頻率等于物體的固有頻率時(shí),受迫振動(dòng)振幅最大的現(xiàn)象叫共振;共振在技術(shù)上有其有利的一面,也存在不利的一面;有利的要盡量利用,不利的要盡量防止。 鞏固練習(xí) 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] 希望對(duì)大家有所幫助,多謝您的瀏覽!

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