《11.5外力作用下的振动》教学设计

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第十一章第5节外力作用下的振动学案加答案解析

第5节外力作用下的振动学习目标；1．知道什么是固有振动、固有频率和阻尼振动，并对固有振动和阻尼振动能从能量转化的角度予以说明。

2．知道什么是受迫振动，知道物体做受迫振动的频率特点。

3．知道什么是共振现象，掌握产生共振的条件，知道常见的共振的应用和危害。

课前预习：一、固有振动、阻尼振动1．固有振动振动系统□01在不受外力作用下的振动叫做固有振动，固有振动的频率叫做□02固有频率。

小球和弹簧组成了一个系统——弹簧振子。

弹簧对于小球的作用力——回复力，是系统的□03内力；而来源于系统以外的作用力，例如摩擦力或手指对小球的推力，则是□04外力。

2．阻尼振动当振动系统受到阻力的作用时，我们说振动受到了□05阻尼。

系统克服□06阻尼的作用要做功，消耗机械能，因而□07振幅减小，最后停下来。

这种振幅逐渐□08减小的振动，叫做阻尼振动。

二、受迫振动与共振1．受迫振动(1)驱动力：为了使系统持续振动，作用于振动系统的□01周期性的外力。

(2)受迫振动：振动系统在□02驱动力作用下的振动。

(3)受迫振动的频率：做受迫振动的系统振动稳定后，其振动频率等于□03驱动力的频率，跟系统的□04固有频率没有关系。

2．共振(1)定义：驱动力的频率f等于系统的固有频率f0时，受迫振动的□05振幅最大的现象。

(2)共振曲线：如图所示。

表示受迫振动的□06振幅A与□07驱动力频率f的关系图象，图中f0为振动系统的固有频率。

(3)共振的应用与防止①应用：在应用共振时，应使驱动力频率接近或等于振动系统的□08固有频率，如转速计、共振筛。

②防止：在防止共振时，驱动力频率与系统的□09固有频率相差越大越好，如部队过桥时用便步。

判一判(1)阻尼振动的频率随振幅的减小而不断减小。

()(2)系统做受迫振动时的振动频率与其固有频率无关。

()(3)做受迫振动的系统的机械能守恒。

()(4)驱动力的频率越大，系统的振幅越大。

()(5)驱动力的频率等于系统的固有频率时发生共振。

外力作用下的振动说课稿教案

外力作用下的振动●课标要求1 .知道什么是阻尼振动和阻尼振动中能量转化的情况．2 .知道什么是受迫振动，知道受迫振动的频率跟固有频率无关，而等于驱动力的频率．3 .知道共振以及发生共振的条件，知道共振的应用和防止的实例．●课标解读1 .能从能量转化的角度区别阻尼振动和无阻尼振动．2 .掌握受迫振动的概念，知道受迫振动的频率等于驱动力的频率，与固有频率无关．3 .知道什么是共振及产生共振的条件．4 .通过实例分析，知道共振的防止和应用．●教学地位本节从生活中常见的阻尼振动分析入手进而引入受迫振动的概念，然后通过演示＝f 实验说明受迫振动的周期与驱动力频率的关系，最后通过演示实验证明当f驱时，物体做受迫振动的振幅最大，引入共振的概念，本节具有较强的实用性．固●新课导入建议实际的振动系统不可避免受到摩擦阻力和其它因素的影响，系统的机械能损耗，导致振动最后停下来，这种振动叫阻尼振动，如果在机械能损耗的同时我们不断地给系统补充能量，物体运动的振动情形又如何呢？这节课我们共同探究这一问题．●教学流程设计课前预习安排看教材，学生合作讨论完成【课前自主导学】步骤1：导入新课，本节教学地位分析步骤2：老师提问，学生回答补充，检查预习效果步骤3：师生互动完成“探究1”教师讲解例题步骤7：指导学生完成【当堂双基达标】验证学习情况步骤6：完成“探究3”重在讲解综合应用规律、方法、技巧步骤5：师生互动完成“探究2”方式同完成“探究1”步骤4：让学生完成【迁移应用】，检查完成情况并点评步骤8：先由学生自己总结本节的主要知识，教师点评，安排学生课下完成【课后知能检测】1.(1)固有振动如果振动系统不受外力的作用，此时的振动叫做固有振动，其振动频率称为固有频率．(2)阻尼振动①阻力作用下的振动当振动系统受到阻力的作用时，振动受到了阻尼，系统克服阻尼的作用要做功，消耗机械能，因而振幅减小，最后停下来．②阻尼振动振幅逐渐减小的振动．振动系统受到的阻尼越大，振幅减小得越快，阻尼振动的图象如图11－5－1所示，振幅越来越小，最后停止振动．图11－5－1③实际振动的理想化当阻尼很小时，在不太长的时间内看不出振幅明显减小，于是可以把它当做简谐前面我们学习过的弹簧振子的运动是属于简谐运动还是阻尼振动呢？实际的弹簧振子在运动中除受到弹力之外，还受到摩擦力等阻力的作即做的是阻尼振动．如果阻力很小，可以忽略，那么振子的是简谐运动．1.(1)受迫振动①持续振动的获得实际的振动由于阻尼作用最终要停下来，要维持系统的持续振动，最简单的办法是使周期性的外力作用于振动系统，外力对系统做功，补偿系统的能量损耗．②驱动力：作用于振动系统的周期性的外力．③受迫振动：振动系统在驱动力作用下的振动．④受迫振动的频率做受迫振动的物体振动稳定后，其振动频率等于驱动力的频率，与物体的固有频率无关．(2)共振①条件：驱动力频率等于物体的固有频率．②特征：在无阻尼受迫振动中，共振时受迫振动的振幅最大．③共振曲线：如图11－5－2所示．图11－5－2【提示】挑水时，由于行走时肩膀的起伏，人通过扁担对水桶的作用，使水因受到周期性的驱动力而产生受迫振动，当驱动力频率接近或等于桶里水的固有频率时，水桶里的水就发生共振，所以水的动荡越来越厉害，直到溅出来．1. 阻尼振动与无阻尼振动有何区别？2. 你能否举例说出日常生活中的阻尼振动和无阻尼振动？阻尼振动与无阻尼振动的比较用锤敲锣，锣面的振动弹簧振子的振动(2013·丽水检测)一单摆在空气中振动，振幅逐渐减小．下列说法正确的是()A．机械能逐渐转化为其他形式的能B．后一时刻的动能一定小于前一时刻的动能C．后一时刻的势能一定小于前一时刻的势能D．后一时刻的机械能一定小于前一时刻的机械能【审题指导】在阻尼振动中，振动系统的机械能减小，即动能和势能之和减小．但在一段较短的时间内，动能和势能不一定都减小，关键要看动能与势能之间是如何转化的．【解析】单摆振动过程中，因不断克服空气阻力做功，使机械能逐渐转化为内能，选项A和D对；虽然单摆总的机械能在逐渐减小，但在振动过程中动能和势能仍不断地相互转化，动能转化为势能时，动能逐渐减小，势能逐渐增大，而势能转化为动能时，势能逐渐减小，动能逐渐增大，所以不能断言后一时刻的动能(或势能)一定小于前一时刻的动能(或势能)，故选项B、C不对．【答案】AD1. (2013·信阳检测)若空气阻力不可忽略，单摆在偏角很小的摆动中，总是减小的物理量为()1. 受迫振动和自由振动有何区别？2. 共振的条件是什么？3. 如何从功能的角度分析共振现象？1.自由振动、受迫振动、共振的比较(1)自由振动：江山易改，本性难移．(2)受迫振动：寄人篱下，身不由己．(3)共振：情投意合，心随你动．2 .对共振的理解(1)从受力角度来看振动物体所受驱动力的方向跟它的运动方向相同时，驱动力对它起加速作用，使它的振幅增大，驱动力的频率跟物体的固有频率越接近，使物体振幅增大的力的作用次数就越多，当驱动力频率等于物体的固有频率时，它的每一次作用都使物体的振幅增加，从而使振幅达到最大．(2)从功能关系来看当驱动力频率越接近物体的固有频率时，驱动力与物体运动一致的次数越多，驱动力对物体做正功越多，振幅就越大．当驱动力频率等于物体固有频率时，驱动力始终对物体做正功，使振动能量不断增加，振幅不断增大，直到增加的能量等于克服阻尼作用损耗的能量时，振幅才不再增加．(3)共振曲线图11－5－3①两轴的意义纵轴：受迫振动的振幅，如图11－5－3所示．横轴：驱动力频率．②f0的意义表示固有频率．③认识曲线形状f＝f0，共振；f>f0或f<f0，振幅较小，相差越大，振幅越小．1 .当驱动力的频率与固有频率相差越大时，振动的振幅就越小；当驱动力的频率与固有频率相等时，振幅最大．2 .从受迫振动的振幅与频率的关系图象中可以得到振动的固有频率，在计算中可以利用这一条件．一砝码和一轻弹簧构成弹簧振子，图11－5－4甲所示的装置可用于研究该弹簧振子的受迫振动．匀速转动把手时，曲杆给弹簧振子以驱动力，使振子做受迫振动．把手匀速转动的周期就是驱动力的周期，改变把手匀速转动的速度就可以改变驱动力的周期．若保持把手不变，给砝码一向下的初速度，砝码便做简谐运动，振动图线如图乙所示．当把手以某一速度匀速转动，受迫振动达到稳定时，砝码的振动图线如图丙所示．若用T0表示弹簧振子的固有周期，T表示驱动力的周期，Y表示受迫振动达到稳定后砝码振动的振幅，则()图11－5－4A．由图线可知T0＝4 sB．由图线可知T0＝8 sC．当T在4 s附近时，Y显著增大；当T比4 s小得多或大得多时，Y很小D．当T在8 s附近时，Y显著增大；当T比8 s小得多或大得多时，Y很小【审题指导】 (1)由乙图可知振子的固有周期． (2)由丙图可知驱动力的周期． (3)最后利用共振的条件分析判断．【解析】图乙是弹簧振子未加驱动力时振动的图线，故由题图乙读出的周期为其振动的固有周期，即T 0＝4 s ．图丙是弹簧振子在驱动力作用下的振动图线．做受迫振动的物体，其振动的周期等于驱动力的周期，即T ＝8 s ．当固有周期与驱动力的周期相同时，其振幅最大；周期差别越大，其振动振幅越小．由以上分析可知，A 、C 对．【答案】 AC解决这类问题关键是区分物体的固有频率、驱动力的频率和振动物体的频率，因此在题目中要找准驱动力．当物体做受迫振动时，其振动频率就等于驱动力的频率．当驱动力的频率与物体的固有频率相等时，此振动物体振动的振幅最大．图11－5－52. 如图11－5－5所示，曲轴上悬挂一弹簧振子，转动摇把，曲轴可以带动弹簧振子上下振动．开始时不转动摇把，让振子上下自由振动，测得振动频率为2 Hz ，然后匀速转动摇把，转速为240 r/min ，当振子振动稳定后，它的振动周期为( )A.12 sB.14 s C ．2 s D ．4 s【解析】匀速转动摇把后，振子将做受迫振动，驱动力的周期跟把手转动的周期是相同的，振子做受迫振动的周期又等于驱动力的周期，其频率也等于驱动力的频率，与原自由上下振动频率无关．摇把匀速转动的转速为240 r/min ＝4 r/s ，角速度ω＝8πrad/s，所以驱动力的周期T＝2πω＝2 π8 π＝0.25 s.【答案】 B图11－5－6(2013·龙岩检测)如图11－5－6为一单摆的共振曲线，图中横轴表示周期性驱动力的频率，纵轴表示单摆的振幅，求此单摆的摆长．【规范解答】由图象可以看出，当驱动力的频率为0.4 Hz时，单摆的振幅最，单摆的固有频率为0.4 Hz，1.56 m.解决共振问题的思路1 .在分析解答有关共振问题时，要抓住产生共振的条件分析：驱动力的频率等于固有频率时产生共振，此时振动的振幅最大．2 .在解决有关共振的实际问题时，要抽象出受迫振动这一物理模型，弄清驱动力频率和固有频率，然后利用共振的条件进行求解．3 .图象法解决问题直观方便，利用共振图线可以找出最大振幅，以及振动的固有频率或固有周期，然后再利用周期公式进行分析．11。

外力作用下的振动教案蒋黎萍

《外力作用下的振动》教学设计广西师范大学附属中学蒋黎萍【课题】外力作用下的振动【教材】人民教育出版社《物理》选修3-4第十一章第五节【课型】新授课【课时】1课时【教材分析】内容分析“外力作用下的振动”是人教版普通高中物理课程标准实验教科书《物理》选修3-4第十一章机械振动第5节内容。

本节以“外力作用下的振动”为标题，介绍了“阻尼振动”“受迫振动”“共振”的概念。

教材的地位及新旧教材的对比在内容安排上与老教材有较大的变化，这样做不仅可以使学生认识到阻尼振动、受迫振动和共振都属于外力作用下的振动，而且有利于学生对振动分类的理解。

教材首先介绍了振动物体的固有频率的概念，再从能量的角度分析阻尼振动，进而通过实验探究了受迫振动的频率与驱动力频率的关系，最后利用实验探究了受迫振动的振幅与驱动力频率的关系，从而认识了共振现象。

在教学中我深入挖掘教材资源，充分发挥探究实验的作用，让学生亲身经历实验探究的过程，让学生清楚地认识阻尼振动的振幅减小的过程，观察物体在做受迫振动时其频率跟驱动力频率的关系，以及受迫振动的频率与物体固有频率接近时振动的特点，达到了较好的教学效果【学生学情分析】1.学生已经具备的知识准备有：机械振动、简谐运动、单摆的思想分析方法。

2.学生的障碍：分析简谐运动的模型时，思路不清晰。

【教学目标】1、知识与技能知道阻尼振动及阻尼振动中能量的转化情况；知道受迫振动，知道受迫振动的频率等于驱动力的频率；知道共振以及发生共振的条件，知道共振的应用和防止。

2、过程与方法通过对阻尼振动、受迫振动和共振现象的实验探究和实例分析，培养学生的观察分析能力；了解共振在实际中的应用和防止，提高理论联系实际的能力。

3、情感态度与价值观通过受迫振动和共振的教学，认识内因和外因的辩证关系；通过共振的应用和防止的教学，渗透一分为二的辩证法观点。

【重点难点】本节重点：阻尼振动、受迫振动、共振及产生共振的条件本节难点：物体是否能发生共振决定于驱动力的频率与物体固有频率的大小关系，与驱动力大小无关；当f驱＝f固时，物体做受迫振动的振幅最大。

5外力作用下的振动-人教版选修3-4教案

外力作用下的振动-人教版选修3-4教案一、知识目标1.掌握受外力作用下的简谐振动的特点及其物理意义，了解受任意外力作用下的振动形态；2.熟悉受简谐振动的干扰及其解决方法；3.了解力的作用方式以及力对物体运动的影响。

二、教学重点1.外力下运动物体的特点及其影响；2.简谐振动的干扰及其解决方法。

三、教学难点1.解决复合振动问题。

四、学情分析在选修2拓展研究的基础上，本单元使学生更深入了解机械谐振，拓展对振动的认识；同时在实践中通过解决简单问题进一步提高学生的能力。

五、教学策略因材施教，注重启发式教学，鼓励学生自主学习，在实践过程中提高学习兴趣，锻炼分析和解决实际问题的能力。

六、教学过程1. 简谐运动——回顾通过图示等形象化的方式回顾简谐运动的基本概念，并强调振动产生的物理意义，以及振动的特点，为下一步学习做好铺垫。

2. 外力下的振动——拓展引导学生思考外力作用下运动物体的特点，并展示各种情况下的振动形态，刻画出普遍意义下的简谐振动；同时通过例题让学生理解简谐振动的相位差的物理意义。

3. 干扰——理解与解决介绍干扰的种类及其形成机理，并引导学生通过解决问题理解和掌握干扰的解决方法。

4. 外力下的震动——综合解决通过讲解力的作用和运动物体之间的关系，引导学生掌握受多个力作用下的物体运动形态，并重点训练学生解决复合振动问题的能力。

七、教学方式1.师生互动：营造良好的讲学互动氛围，讲解过程中自主提问，或者通过学生提问引出问题。

2.课件演示：通过精心制作的课件展示相关图表、实际运动场景等形象化的内容，增强学生学习的直观性。

3.实验实践：倡导学生理论联系实际、动手操作，探究现象规律、展现实验探究的乐趣。

八、教学评估1.在课程中穿插设计简单的测试题，了解学生的掌握程度，及时纠正和补充有误或不足的知识点；2.结合课堂讲解和实践演示，对学生实时进行阶段性评估，并及时纠正和指导不足之处；3.鼓励学生自我评估，认识自己的不足和自身潜能，及时与教师沟通反馈，共同展开有针对性、高效的学习。

外力作用下的振动教学设计

《外力作用下的振动》教学设计周跃斌（浙江省舟山市定海区白泉高中，浙江舟山316012）笔者在人教版选修3-4第十一章第5节《外力作用下的振动》教学实践中发现，按照教材中图11.5-3实验装置和方法做实验教学效果不理想。

究其原因是：（1）学生参与度不高；（2）没有能够深刻体验驱动力；（3）驱动力频率单一，导致对共振曲线意义理解出现偏差。

根据上述原因结合教改要求重视学生参与和体验，笔者在教学实践中对实验方法稍作改变，实验效果相当理想。

现对该节教学设计整理如下，仅供参考。

一、教学目标固有振动、受迫振动、共振二、重点和难点做固有振动时频率等于固有频率；做受迫振动时的频率等于驱动力的频率；受迫振动时的振幅与驱动力频率的关系。

三、学情分析学生主要的问题源自“驱动力来自哪里”，由此分不清物体做固有振动还是做受迫振动，进而不知道为什么驱动力的频率与固有频率越接近振幅就越大。

因此需要老师引导学生多参与多体验。

四、教学器材和实验方法共振摆；通过手指“搓”横线的方法吸引学生参与，体验振幅与驱动力频率的关系。

五、教学过程1、固有频率振动系统不受外力作用时的振动叫固有振动，此时的振动频率就是系统的固有频率。

（实验演示，并粗略观察系统的固有周期或频率）2、阻尼振动系统克服阻尼，消耗机械能，振幅减小的振动叫做阻尼振动。

3、受迫振动根据教学目标、重难点以及学情分析，设计了这样一个演示实验：实验仪器为传统的共振摆（如教材选修3-4 P19图11.5-3所示）。

首先，让学生观察固有振动，大致了解不同单摆的固有周期。

其次直接用手抓住某摆球使其做受迫振动，发现此时单摆的振动周期由手（即驱动力）的周期决定。

第三步，用手指“来回搓”横线，发现所有单摆都摆动起来。

（这一步是本设计的重点）（此处提问：单摆做什么振动？——受迫振动；追问：驱动力来自哪里？——手指）第四步，师：“老师想让哪个摆振幅最大都能做到。

”（生将信将疑），在下面说“最长的那个”。

选修3-4第十一章5外力作用下的振动

选修3-4第十一章5外力作用下的振动本章的主要内容是介绍在外力作用下的振动现象。

首先，我们将讨论振动的驱动力和响应，并阐述如何描述外力对振动系统的影响。

然后，我们将重点讨论阻尼振动、周期受迫振动和谐振的特性及其应用。

1.振动的驱动力和响应在实际的振动系统中，外力是造成振动的主要原因之一、它可以通过直接施加在物体上的外力、通过传感器从外界感受到的力或通过其他物体传递给物体的力来实现。

我们将振动系统分为两个主要部分:外力和物体的响应。

物体对外力的响应是通过振动特性来描述的，尤其是位移、速度和加速度等。

2.外力对振动系统的影响外力对振动系统的影响可以通过振动的频率和幅度来描述。

它可以改变振动系统的固有频率和增加振动的幅度。

当外力的频率接近于振动系统的固有频率时，振幅将会达到最大值，这种现象称为共振。

在共振条件下，外力以最大的能量作用于振动系统，并引起振动幅度的大幅增加。

3.阻尼振动阻尼是指当物体在振动时，由于受到外界介质的粘滞阻力而逐渐减小振幅的过程。

根据阻力的大小和振动系统的特性，阻尼可以分为三种类型:强阻尼、临界阻尼和弱阻尼。

强阻尼下，振幅将会逐渐减小并趋向于零；临界阻尼下，振幅会最快地减小到零；弱阻尼下，振幅会逐渐减小至一些稳定值。

4.周期受迫振动周期受迫振动是一种在外力作用下具有周期性振动的现象。

在周期性受迫振动中，外力具有与振动系统固有频率相同或接近的频率。

当外力频率与固有频率相同或接近时，会产生共振现象，振幅显著增加。

周期受迫振动广泛应用于各个领域，如电子学中的共振电路和天线，以及结构动力学研究中的地震响应等。

5.谐振的特性和应用谐振是一种特殊的周期受迫振动，它表现出固有频率和最大振幅。

谐振的特性体现在三个方面:共振频率、最大振幅和相位差。

共振频率是使振幅达到最大的频率，最大振幅是在共振频率附近振幅最大的值，而相位差是指外力和物体响应之间的时间差。

谐振现象广泛应用于天线、音乐乐器、电子仪器和建筑结构等领域。

外力作用下的振动教案

外力作用下的振动【教学目标】知识与技能：1.知道什么叫驱动力，什么叫受迫振动，能举出受迫振动的实例；2.知道受迫振动的频率等于驱动力的频率，跟物体的固有频率无关；3.知道什么是共振以及发生共振的条件；4.知道共振的应用和防止的实例。

过程与方法：1.通过分析实际例子，得到什么是受迫振动和共振现象，培养学生联系实际，提高观察和分析能力；2.了解共振在实际中的应用和防止，提高理论联系实际的能力。

情感态度与价值观：1.通过共振的应用和防止的教学，渗透一分为二的观点；2.通过共振产生条件的教学，认识内因和外因的关系。

【教学重难点】重点:1.受迫振动概念的建立;2.什么是共振及产生共振的条件。

难点:1.物体发生共振决定于驱动力的频率与物体固有频率的关系，与驱动力大小无关；2.当f＝f＇时，物体做受迫振动的振幅最大。

【教学方法】实验演示、总结归纳与多媒体教学相结合【教学过程】（一）导入新课实际的振动系统不可避免地要受到摩擦阻力和其他因素的影响，系统的机械能损耗，导致振动完全停止，这类振动叫阻尼振动。

物体之所以做阻尼振动，是由于机械能在损耗，那么如果在机械能损耗的同时我们不断地给振动系统补充能量，物体的振动情形又如何呢?本节课我们来学习这一问题。

（二）新课教学一.受迫振动演示：用如图所示的实验装置，向下拉一下振子，观察它的振动情况。

现象：振子做的是阻尼振动，振动一段时间后停止振动。

演示：请一位同学匀速转动把手，观察振动物体的振动情况。

现象：现在振子能够持续地振动下去。

分析：使振子能够持续振动下去的原因，是把手给了振动系统一个周期性的外力的作用，外力结系统做功，补偿系统的能量损耗。

1.驱动力：使系统持续地振动下去的外力，叫驱动力。

2.受迫振动：物体在外界驱动力作用下所做的振动叫受迫振动。

要想使物体能持续地振动下去，必须给振动系统施加一个周期性的驱动力作用。

受迫振动实例：发动机正在运转时汽车本身的振动；正在发声的扬声器纸盒的振动；飞机从房屋上飞过时窗玻璃的振动；我们听到声音时耳膜的振动等。

人教版高中物理教案-外力作用下的振动

外力作用下的振動新課標要求（一）知識與技能1、知道什麼是阻尼振動；知道在什麼情況下可以把實際發生的振動看作簡諧運動。

2、知道什麼叫驅動力，什麼叫受迫振動，能舉出受迫振動的實例。

3、知道受迫振動的頻率等於驅動力的頻率，跟物體的固有頻率無關。

4、知道什麼是共振以及發生共振的條件。

（二）過程與方法1、通過演示實驗，瞭解阻尼振動的特點，明確受迫振動的頻率決定於驅動力的頻率。

2、通過分析實際例子，得到什麼是受迫振動和共振現象，培養學生理論聯繫實際的能力。

（三）情感、態度與價值觀1、振動有多種不同類型說明各種運動形式都是普遍性下的特殊性的具體體現。

2、通過共振產生條件的教學，認識內因和外因的關係。

教學重點受迫振動的概念以及共振及產生共振的條件。

教學難點共振及產生共振的條件。

教學方法觀察、對比、討論、閱讀、實驗演示、多媒體展示。

教學用具：單擺、受迫振動演示儀、共振演示儀、兩個相同的帶有共鳴箱的音叉、橡皮槌、CAI課件教學過程（一）引入新課教師：通過前面的學習，我們知道做簡諧運動的物體都要受到回復力的作用。

回復力是振動系統內部的相互作用，是內力。

如果振動系統不受外力的作用。

此時的振動叫固有振動，其振動頻率叫做固有頻率。

而實際的振動系統不可避免地要受到摩擦阻力和其他因素的影響，系統的機械能要不斷損耗，在這種情況下，它將怎樣運動呢？本節課我們來學習這方面的問題。

（二）進行新課1．阻尼振動前面我們研究了簡諧運動中能量的轉化，對簡諧運動而言，當供給振動系統一定的能量使它開始振動後，由於機械能守恆，它就以一定的振幅永不停息地振動下去，簡諧運動是一種理想化的振動。

下面我們來觀察兩個實際振動：演示：①實際的單擺發生的振動；②敲擊音叉後音叉的振動。

現象：單擺和音叉的振幅越來越小，最後停下來。

解釋：在單擺和音叉的振動過程中，不可避免地要克服摩擦及其他阻力做功，系統的機械能就要損耗，振動的振幅就會逐漸減小，機械能耗盡之時，振動就會停下來了。

外力作用下的振动--优质获奖精品教案 (10)

11.5外力作用下的振动【教学目标】一、知识与技能1．知道什么叫固有频率，理解固有的含义。

2．知道什么叫阻尼振动，能从能量的角度分析阻尼振动产生的原因。

3．知道什么叫驱动力，理解它是按效果命名的力。

4．知道什么叫受迫振动。

理解系统做受迫振动的频率等于驱动力的频率，与系统的固有频率无关。

5．知道什么叫共振，理解共振发生的条件，知道常见共振的应用和危害。

二、过程与方法1．通过演示实验训练学生的观察能力和由实验现象提炼出规律的能力以及表达能力。

2．通过让学生列举或解释自然现象和生活中实例的方法，培养学生用物理原理和研究方法解决实际问题的意识。

三、情感态度与价值观让学生领略物理现象与规律的奇妙与和谐，发展学生的好奇心与求知欲，体验探究的艰辛与乐趣。

【教学重点】1．受迫振动的频率等于驱动力的频率，与系统的固有频率无关。

2．共振发生的条件。

【教学难点】受迫振动的频率等于驱动力的频率与系统的固有频率无关的理解。

【教学方法】演示实验，多媒体视频，启发，讨论，交流。

【课时安排】1课时（固有频率的概念在研究弹簧振子或单摆时已经给出，所以本节课直接从阻尼振动开始）【教学过程】导入新课:唐朝开元年间,洛阳有一个姓刘的和尚,他的房间内挂着一幅磬,常敲磬解烦。

有一天,刘和尚没有敲磬,磬却自动响起来了。

这使他大为惊奇,终于惊忧成疾。

他的一位好朋友曹绍夔是宫廷的乐令,闻讯前来探望刘和尚,他拿出刀来把磬磨去几处,从此以后磬就不再自鸣了。

1.固有频率如果振动系统不受①外力的作用,此时的振动叫作固有振动,其振动频率称为固有频率。

2.阻尼振动(1)振动系统中最常见的外力是摩擦力或其他阻力。

当系统受到阻力的作用时,我们说振动受到了②阻尼。

系统克服阻尼的作用要做功,消耗机械能,因而振幅减小,最后停下来。

这种振幅逐渐③减小的振动,叫作阻尼振动。

(2)振动系统受到的阻尼越大,振幅减小得④越快。

阻尼过大时,系统不能发生振动。

3.受迫振动(1)驱动力作用在振动系统上的⑤周期性外力叫驱动力。

外力作用下的振动--优质获奖精品教案 (9)

11.5外力作用下的振动教学目标知识与技能（1）能从能量的观点分析阻尼振动产生的原因（2）掌握受迫振动的概念。

探究受迫振动的频率与驱动力的频率的关系（3）理解共振的概念及产生条件，知道常见的共振的应用和危害过程与方法：通过实验探究受迫振动频率与驱动力频率及共振条件情感态度与价值观体会物理与生活的紧密联系，培养热爱生活的情趣教学重点难点重点：1.什么是受迫振动.2.什么是共振及产生共振的条件难点：1.物体发生共振决定于驱动力的频率与物体固有频率的关系，与驱动力大小无关.2.当f驱＝ｆ固时，物体做受迫振动的振幅最大四、学情分析.1、教学中应该充分发挥实验的作用，使学生理解物体在做受迫振动时其频率跟驱动力频率的关系，以及受迫振动的频率与物体固有频率接近时，振动的特点.2．在做共振实验时，也可以用如下的实验代替课本中图9-33的实验。

即在同一块薄木板上固定许多长度不同，但质地、粗细相同的小木棒，振动其中的一个，观察其他小木棒哪一个振动得最剧烈。

3．注意引导学生多思考一下共振在实际中的应用(如乐器的共鸣箱等)以及避免共振的做法，培养学生理论联系实际的能力和习惯。

五、教学方法实验、讨论六、课前准备弹簧振子、受迫振动演示仪、摆的共振演示器七、课时安排1课时八、教学过程（一）预习检查、总结疑惑（二）情景引入、展示目标现场演示弹簧振子的运动，提出问题：弹簧振子为什么会停下来而不一直运动下去？那么如何才能让它永不停息的运动呢？（三）合作探究、精讲点播学生带着上述问题阅读课本内容。

（给予学生2-3分钟时间）现在以弹簧振子为例讨论一下简谐运动的能量问题。

问：振子从B向O运动过程中，它的能量是怎样变化的？引导学生答出弹性势能减少，动能增加。

问：振子从O向C运动过程中能量如何变化？振子由C向O、又由O向B运动的过程中，能量又是如何变化的？问：振子在振动过程中总的机械能如何变化？引导学生运用机械能守恒定律，得出在不计阻力作用的情况下，总机械能保持不变。

外力作用下的振动说课稿教案教学设计

外力作用下的振动教学目标1．知道什么是阻尼振动和阻尼振动中能量转化的情况。

2．知道做受迫振动物体的振动频率跟固有频率无关，而等于驱动力的频率。

3．知道共振以及发生共振的条件，知道共振的应用和防止的实例。

重点：阻尼振动，知道在什么情况下可以把实际发生的振动看做简谐运动难点：知道共振发生的条件以及应用共振和防止共振的事例和方法．进行新课：导入：军队里有明确的规定：凡行军过桥的部队，不准在桥上齐步走或正步走，而要便步走。

1906年，俄国军队在通过彼得堡附近一座大桥时，由于齐步走而使大桥倒塌，造成了很大的伤亡。

部队行军过桥时为什么要便步走？桥梁的共振提示：这是为了防止大桥发生共振，而使桥梁倒塌。

当整齐步伐的频率跟大桥的固有频率相等时，会引起共振，可能使大桥损坏，造成人员伤亡。

知识梳理1．固有频率简谐运动的物体受到的回复力，是振动系统内部的相互作用力。

如果振动系统不受外力的作用，此时的振动叫做__________，其振动频率称为__________。

2．阻尼振动当振动系统受到阻力的作用时，我们说振动受到了阻尼。

阻尼振动的振幅不断______。

振动系统受到的阻尼越大，振幅减小得______。

当阻尼很小时，就可以______，当作__________来处理。

3．受迫振动系统在____________的________作用下的振动叫做受迫振动。

受迫振动______时，系统振动的频率等于________的频率，与系统的固有频率______。

4．共振条件是驱动力的频率______物体的固有频率。

此时受迫振动的振幅最大。

5．共振曲线如图所示，共振曲线的横坐标为__________，纵坐标为受迫振动物体的振幅。

共振曲线直观地反映出驱动力的频率对受迫振动物体振幅的影响，由共振曲线可知，当驱动力的频率与物体的固有频率相等时，受迫振动的振幅最大。

思考：用扁担挑水时，有时桶里的水会动荡得厉害，并从桶中溅出来，这是为什么？如何避免发生这一现象？答案：1．固有振动固有频率2．减小越快忽略简谐运动3．周期性变化驱动力稳定驱动力无关4．等于5．驱动力的频率思考提示：挑水时，由于行走时肩膀的起伏，人通过扁担对水桶的作用，使水因受到周期性的驱动力而产生受迫振动，当驱动力频率接近或等于桶里水的固有频率时，水桶里的水就发生共振，所以水的动荡越来越厉害，直到溅出来。

外力作用下的振动--优质获奖精品教案 (1)

11.5外力作用下的振动(教师用书独具)●课标要求1 .知道什么是阻尼振动和阻尼振动中能量转化的情况．2 .知道什么是受迫振动，知道受迫振动的频率跟固有频率无关，而等于驱动力的频率．3 .知道共振以及发生共振的条件，知道共振的应用和防止的实例．●课标解读1 .能从能量转化的角度区别阻尼振动和无阻尼振动．2 .掌握受迫振动的概念，知道受迫振动的频率等于驱动力的频率，与固有频率无关．3 .知道什么是共振及产生共振的条件．4 .通过实例分析，知道共振的防止和应用．●教学地位本节从生活中常见的阻尼振动分析入手进而引入受迫振动的概念，然后通过演示实验说明受迫振动的周期与驱动力频率的关系，最后通过演示实验证明当f驱＝f固时，物体做受迫振动的振幅最大，引入共振的概念，本节具有较强的实用性．(教师用书独具)●新课导入建议实际的振动系统不可避免受到摩擦阻力和其它因素的影响，系统的机械能损耗，导致振动最后停下来，这种振动叫阻尼振动，如果在机械能损耗的同时我们不断地给系统补充能量，物体运动的振动情形又如何呢？这节课我们共同探究这一问题．●教学流程设计课前预习安排看教材，学生合作讨论完成【课前自主导学】步骤1：导入新课，本节教学地位分析步骤2：老师提问，学生回答补充，检查预习效果步骤3：师生互动完成“探究1”教师讲解例题步骤7：指导学生完成【当堂双基达标】验证学习情况步骤6：完成“探究3”重在讲解综合应用规律、方法、技巧步骤5：师生互动完成“探究2”方式同完成“探究1”步骤4：让学生完成【迁移应用】，检查完成情况并点评步骤8：先由学生自己总结本节的主要知识，教师点评，安排学生课下完成【课后知能检测】1.(1)固有振动如果振动系统不受外力的作用，此时的振动叫做固有振动，其振动频率称为固有频率．(2)阻尼振动①阻力作用下的振动当振动系统受到阻力的作用时，振动受到了阻尼，系统克服阻尼的作用要做功，消耗机械能，因而振幅减小，最后停下来．②阻尼振动振幅逐渐减小的振动．振动系统受到的阻尼越大，振幅减小得越快，阻尼振动的图象如图11－5－1所示，振幅越来越小，最后停止振动．图11－5－1③实际振动的理想化当阻尼很小时，在不太长的时间内看不出振幅明显减小，于是可以把它当做简谐运动来处理．2. 思考判断(1)固有频率由系统本身决定．(√)(2)阻尼振动的频率不断减小．(×)(3)阻尼振动的振幅不断减小．(√)3. 探究交流前面我们学习过的弹簧振子的运动是属于简谐运动还是阻尼振动呢？【提示】实际的弹簧振子在运动中除受到弹力之外，还受到摩擦力等阻力的作用，振幅逐渐减小，即做的是阻尼振动．如果阻力很小，可以忽略，那么振子的运动就是只在回复力作用下的运动，是简谐运动．1.(1)受迫振动①持续振动的获得实际的振动由于阻尼作用最终要停下来，要维持系统的持续振动，最简单的办法是使周期性的外力作用于振动系统，外力对系统做功，补偿系统的能量损耗．②驱动力：作用于振动系统的周期性的外力．③受迫振动：振动系统在驱动力作用下的振动．④受迫振动的频率做受迫振动的物体振动稳定后，其振动频率等于驱动力的频率，与物体的固有频率无关．(2)共振①条件：驱动力频率等于物体的固有频率．②特征：在无阻尼受迫振动中，共振时受迫振动的振幅最大．③共振曲线：如图11－5－2所示．图11－5－2④共振的应用与防止a．共振的应用在应用共振时，使驱动力频率接近或等于振动系统的固有频率．b．共振的防止在防止共振时，使驱动力的频率与系统的固有频率相差越大越好．2. 思考判断(1)受迫振动的频率等于振动系统的固有频率．(×)(2)驱动力频率越大，振幅越大．(×)(3)生活中应尽量使驱动力的频率接近振动系统的固有频率．(×)3 .探究交流用扁担挑水时，有时桶里的水会荡得厉害，并从桶中溅出来，这是为什么？【提示】挑水时，由于行走时肩膀的起伏，人通过扁担对水桶的作用，使水因受到周期性的驱动力而产生受迫振动，当驱动力频率接近或等于桶里水的固有频率时，水桶里的水就发生共振，所以水的动荡越来越厉害，直到溅出来．1. 阻尼振动与无阻尼振动有何区别？2. 你能否举例说出日常生活中的阻尼振动和无阻尼振动？阻尼振动与无阻尼振动的比较1 .阻尼振动的振幅不断减小，能量不断减少，但阻尼振动的频率不变，其频率为固有频率，由系统本身决定．2 .无阻尼振动是一种理想情况，也叫简谐振动．实际中的振动都会受到阻力的作用，当阻力较小时，可认为是简谐运动．(2013·丽水检测)一单摆在空气中振动，振幅逐渐减小．下列说法正确的是()A．机械能逐渐转化为其他形式的能B．后一时刻的动能一定小于前一时刻的动能C．后一时刻的势能一定小于前一时刻的势能D．后一时刻的机械能一定小于前一时刻的机械能【审题指导】在阻尼振动中，振动系统的机械能减小，即动能和势能之和减小．但在一段较短的时间内，动能和势能不一定都减小，关键要看动能与势能之间是如何转化的．【解析】单摆振动过程中，因不断克服空气阻力做功，使机械能逐渐转化为内能，选项A和D对；虽然单摆总的机械能在逐渐减小，但在振动过程中动能和势能仍不断地相互转化，动能转化为势能时，动能逐渐减小，势能逐渐增大，而势能转化为动能时，势能逐渐减小，动能逐渐增大，所以不能断言后一时刻的动能(或势能)一定小于前一时刻的动能(或势能)，故选项B、C不对．【答案】AD1. (2013·信阳检测)若空气阻力不可忽略，单摆在偏角很小的摆动中，总是减小的物理量为()A．振幅B．位移C．周期D．机械能【解析】有空气阻力时，振动为阻尼振动，振幅不断减小，机械能也不断减小，在平衡位置，位移为零；而后，位移增大，直至动能为零时位移达到最大；然后位移又减小到零，所以位移不是一直减小．根据单摆的周期公式T＝2πl g，l不变，则T不变．故A、D正确．【答案】AD1. 受迫振动和自由振动有何区别？2. 共振的条件是什么？3. 如何从功能的角度分析共振现象？1.自由振动、受迫振动、共振的比较(1)自由振动：江山易改，本性难移．(2)受迫振动：寄人篱下，身不由己．(3)共振：情投意合，心随你动．2 .对共振的理解(1)从受力角度来看振动物体所受驱动力的方向跟它的运动方向相同时，驱动力对它起加速作用，使它的振幅增大，驱动力的频率跟物体的固有频率越接近，使物体振幅增大的力的作用次数就越多，当驱动力频率等于物体的固有频率时，它的每一次作用都使物体的振幅增加，从而使振幅达到最大．(2)从功能关系来看当驱动力频率越接近物体的固有频率时，驱动力与物体运动一致的次数越多，驱动力对物体做正功越多，振幅就越大．当驱动力频率等于物体固有频率时，驱动力始终对物体做正功，使振动能量不断增加，振幅不断增大，直到增加的能量等于克服阻尼作用损耗的能量时，振幅才不再增加．(3)共振曲线图11－5－3①两轴的意义纵轴：受迫振动的振幅，如图11－5－3所示．横轴：驱动力频率．②f0的意义表示固有频率．③认识曲线形状f＝f0，共振；f>f0或f<f0，振幅较小，相差越大，振幅越小．1 .当驱动力的频率与固有频率相差越大时，振动的振幅就越小；当驱动力的频率与固有频率相等时，振幅最大．2 .从受迫振动的振幅与频率的关系图象中可以得到振动的固有频率，在计算中可以利用这一条件．一砝码和一轻弹簧构成弹簧振子，图11－5－4甲所示的装置可用于研究该弹簧振子的受迫振动．匀速转动把手时，曲杆给弹簧振子以驱动力，使振子做受迫振动．把手匀速转动的周期就是驱动力的周期，改变把手匀速转动的速度就可以改变驱动力的周期．若保持把手不变，给砝码一向下的初速度，砝码便做简谐运动，振动图线如图乙所示．当把手以某一速度匀速转动，受迫振动达到稳定时，砝码的振动图线如图丙所示．若用T0表示弹簧振子的固有周期，T表示驱动力的周期，Y表示受迫振动达到稳定后砝码振动的振幅，则()图11－5－4A．由图线可知T0＝4 sB．由图线可知T0＝8 sC．当T在4 s附近时，Y显著增大；当T比4 s小得多或大得多时，Y很小D．当T在8 s附近时，Y显著增大；当T比8 s小得多或大得多时，Y很小【审题指导】(1)由乙图可知振子的固有周期．(2)由丙图可知驱动力的周期．(3)最后利用共振的条件分析判断．【解析】图乙是弹簧振子未加驱动力时振动的图线，故由题图乙读出的周期为其振动的固有周期，即T0＝4 s．图丙是弹簧振子在驱动力作用下的振动图线．做受迫振动的物体，其振动的周期等于驱动力的周期，即T＝8 s．当固有周期与驱动力的周期相同时，其振幅最大；周期差别越大，其振动振幅越小．由以上分析可知，A、C对．【答案】AC解决这类问题关键是区分物体的固有频率、驱动力的频率和振动物体的频率，因此在题目中要找准驱动力．当物体做受迫振动时，其振动频率就等于驱动力的频率．当驱动力的频率与物体的固有频率相等时，此振动物体振动的振幅最大．图11－5－52. 如图11－5－5所示，曲轴上悬挂一弹簧振子，转动摇把，曲轴可以带动弹簧振子上下振动．开始时不转动摇把，让振子上下自由振动，测得振动频率为2 Hz，然后匀速转动摇把，转速为240 r/min，当振子振动稳定后，它的振动周期为()A.12s B.14s C．2 s D．4 s【解析】匀速转动摇把后，振子将做受迫振动，驱动力的周期跟把手转动的周期是相同的，振子做受迫振动的周期又等于驱动力的周期，其频率也等于驱动力的频率，与原自由上下振动频率无关．摇把匀速转动的转速为240 r/min＝4r/s，角速度ω＝8πrad/s，所以驱动力的周期T＝2πω＝2 π8 π＝0.25 s.【答案】 B图11－5－6(2013·龙岩检测)如图11－5－6为一单摆的共振曲线，图中横轴表示周期性驱动力的频率，纵轴表示单摆的振幅，求此单摆的摆长．【规范解答】由图象可以看出，当驱动力的频率为0.4 Hz时，单摆的振幅最大，此时单摆共振．由共振的条件可知，单摆的固有频率为0.4 Hz，由T＝2πLg＝1f可得L＝g4π2f2＝1.56 m.【答案】 1.56 m解决共振问题的思路1 .在分析解答有关共振问题时，要抓住产生共振的条件分析：驱动力的频率等于固有频率时产生共振，此时振动的振幅最大．2 .在解决有关共振的实际问题时，要抽象出受迫振动这一物理模型，弄清驱动力频率和固有频率，然后利用共振的条件进行求解．3 .图象法解决问题直观方便，利用共振图线可以找出最大振幅，以及振动的固有频率或固有周期，然后再利用周期公式进行分析．1. 一单摆做阻尼振动，则在振动过程中()A．振幅越来越小，周期也越来越小B．振幅越来越小，周期不变C．在振动过程中，通过某一位置时，机械能始终不变D．振动过程中，机械能不守恒，周期不变【解析】在阻尼振动中，机械能不断减小，振幅也不断减小，而周期与振动有无阻尼无关，因而不会变化，故B、D正确．【答案】BD2 .洗衣机正常工作时外壳的振动比较平稳，但是切断电源后的洗衣机外壳某一时刻振动非常厉害(如图11－5－7甲所示，水波波纹大)，过一会儿又振动平稳些(如图乙所示，水波波纹小)，对此正确的解释是()甲乙图11－5－7A．随着转速变化，固有频率越来越大B．随着转速变化，固有频率越来越小C．随着转速变化，驱动力频率越来越大D．驱动力频率由接近固有频率逐渐远离固有频率【解析】固有频率由振动系统本身因素决定，与转速等因素无关，A、B 错；切断电源后，洗衣机做受迫振动，电动机转速变慢，周期变长，频率减小，开始振动厉害是洗衣机的共振现象，根据共振条件可知，驱动力频率由接近固有频率逐渐远离固有频率，D对．【答案】 D3. (2013·烟台质检)如图11－5－8所示的演示装置，一根张紧的水平绳上挂着五个单摆，其中A、E摆长相同，先使A摆动，其余各摆也摆动起来，可以发现振动稳定后()图11－5－8A．各摆的固有周期均相同B．各摆振动的周期均与A摆相同C．C摆振幅最大D．B摆振动周期最小【解析】单摆的固有周期由摆长决定，故除A、E固有周期相同外，其他摆的固有周期都不相同，A错；A摆动后，通过水平绳对周围的B、C、D、E四个单摆提供周期性的驱动力，四摆都在同一驱动力作用下运动，故它们的振动周期均与A摆的固有周期相同，B对，D错；其中E摆发生共振现象，振幅最大，C错．【答案】 B4 .(2013·临川检测)图11－5－9表示一弹簧振子做受迫振动时的振幅与驱动力频率的关系，由图可知()图11－5－9A．驱动力频率为f2时，振子处于共振状态B．驱动力频率为f3时，振子振动频率为f3C．假如让振子自由振动，它的频率为f2D．振子做自由振动时，频率可以为f1、f2、f3【解析】理解共振曲线是关键，驱动力频率为f2时弹簧振子的振幅最大，f2也就等于弹簧振子的固有频率，故振子自由振动时，它的频率为固有频率f2，当驱动力频率为f1、f3时，弹簧振子只做受迫振动，其频率与振子固有频率无关．A、B、C正确．【答案】ABC图11－5－105 .如图11－5－10所示是用来测量各种发动机转速的转速计原理图．在同一铁支架MN上焊有固有频率依次为80 Hz、60 Hz、40 Hz、20 Hz的四个钢片a、b、c、d.将M端与正在转动的电动机接触，发现b钢片振幅最大，则电动机转速可能为多少？a、b、c、d此时振动频率分别为多少？【解析】钢片b振幅最大，说明可能发生了共振现象，根据共振的条件知，f驱＝f固＝60 Hz，电动机的转速为60 r/s，钢片a、c、d做的是受迫振动，其频率f迫＝f驱＝60 Hz.【答案】60 r/s均为60 Hz。

外力作用下的振动--优质获奖精品教案 (17)

机械振动⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎪⎪⎧自由振动⎩⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎧简谐运动（无阻尼振动）⎩⎪⎪⎨⎪⎪⎧受力特征：回复力F ＝－kx基本模型⎩⎨⎧弹簧振子单摆（θ<5°）描述⎩⎪⎨⎪⎧概念：振幅、周期和频率单摆周期：T ＝2πl g x －t 图象：正弦或余弦曲线振动能：动能和势能之和；机械能守恒阻尼振动⎩⎨⎧特征：振幅递减原因：振动能逐渐转化为其他形式的能受迫振动⎩⎨⎧定义：周期性的驱动力作用下的振动特征⎩⎨⎧f ＝f 驱，跟f 固无关f 驱与f 固相差越小，振幅A 越大共振：f 驱＝f 固时，振幅A 最大简谐运动的特点和性质1.抓住两条线．(1)动力学变化特点①从中间到两边(平衡位置到最大位移)：x ↑，F ↑，a ↑，v ↓.②从两边到中间(最大位移到平衡位置)：x ↓，F ↓，a ↓，v ↑.(2)能量变化特点①从中间到两边(平衡位置到最大位移)：动能E k ↓，势能E p ↑，机械能E 不变．②从两边到中间(最大位移到平衡位置)：动能E k ↑，势能E p ↓，机械能E 不变．2．周期性和对称性(1)周期性——做简谐运动的物体经过一个周期或几个周期后，能回复到原来的状态．(2)对称性——做简谐运动的物体具有相对平衡位置的对称性．物体做简谐运动时，在同一位置，振子的位移相同，回复力、加速度、动能和势能也相同，速度的大小相等，但方向可相同，也可相反．在关于平衡位置对称的两个位置，动能、势能对应相等，回复力、加速度大小相等，方向相反；速度的大小相等，方向可相同，也可相反．一个做简谐运动的质点，经过时间t ＝nT(n 为正整数)，则质点必回到出发点，而经过t ＝(2n ＋1)T 2(n 为自然数)，则质点所处位置必与原来位置关于平衡位置对称．如图11-1甲所示是一个弹簧振子的示意图，O 是它的平衡位置，在B 、C 之间做简谐运动，规定以向右为正方向．图乙是它的速度v 随时间t 变化的图象．下面的说法中正确的是( )甲乙图11-1A ．t ＝2 s 时刻，振子的位置在O 点左侧4 cm 处B ．t ＝3 s 时刻，振子的速度方向向左C ．t ＝4 s 时刻，振子的加速度方向向右且为最大值D ．振子的周期为8 s【解析】根据题图和正方向的规定可知，t ＝2 s 时刻，速度最大，振子处于平衡位置，A 错．t ＝3 s 时刻，振子的速度方向向左，B 对．t ＝4 s 时刻，速度为零，振子在左边最大位移处，加速度方向向右，且为最大值，C 对．从图乙可知，振子的周期为8 s ，D 对．【答案】 BCD1.图11-2(多选)一个质点在平衡位置O 点附近做简谐运动．若从O 点开始计时，经过3 s 质点第一次经过M 点(如图112所示)；再继续运动，又经过2 s 它第二次经过M 点；则该质点第三次经过M 点还需的时间是( )A ．8 sB ．4 sC ．14 s D.103 s 【解析】由简谐运动的对称性可知，质点由O →a ，a →O ；O →M ，M →O ；M →b ，b →M ；所用时间分别对应相等．又因为开始计时时，质点从O 点开始运动方向不明确，故应分为两种情况讨论．(1)当开始计时时质点从O 点向右运动时，由题意得，t OM ＝3 s ，2t Mb ＝2 s ，而t OM ＋t Mb ＝T 4，所以有T ＝16 s ，故质点第三次到达M 点还需要时间为t ＝T 2＋2t OM ＝8 s ＋6 s ＝14 s.(2)当开始计时时质点从O 点向左运动时，由题意得，T 2＋t OM ＝3 s ，2t Mb ＝2s ，而t OM ＋t Mb ＝T 4，所以有T ＝163 s ，t OM ＝13 s ，故质点第三次到达M 点还需要时间为t′＝T 2＋2t OM ＝(16/32＋2×13) s ＝103 s.【答案】 CD简谐运动的图象始时刻的选取和正方向的规定有关，从图象中可获得的信息：1．振幅A 和周期T.2．任一时刻的速度、加速度、回复力的方向及位移的大小和方向．3．判定任意一段时间内v、a、F、x、E k、E p的变化趋势．利用图象解题时，要深刻理解图象的意义，并能做到见图象而知实际振动过程．同时也能由实际振动过程回归图象．一个质点做简谐运动的图象如图11-3所示，下列说法正确的是()图11-3A．质点振动频率为4 HzB．在10 s内质点经过的路程是20 cmC．在5 s末，速度为零，加速度最大D．在t＝0 s到t＝1 s内，加速度与速度反向【解析】由振动图象可知T＝4 s，f＝1T＝0.25 Hz，故A选项错误．一个周期内，简谐运动的质点经过的路程为4A＝8 cm，10 s为2.5个周期，质点经过的路程为s＝4A×2＋2A＝10A＝20 cm，B选项正确．在5 s末，质点位移最大为2 cm，此时回复力最大，所以加速度最大，但速度为零，故C选项正确．在0 s到1 s时间内，质点由平衡位置向正向最大位移处运动，所以速度与加速度反向，故D选项正确．【答案】BCD2．(2013·南通高二检测)如图11-4所示为同一实验室中甲、乙两个单摆的振动图象，从图象中可知()图11-4A．两摆球的质量相等B．两单摆的摆长相等C．两单摆同时改变运动方向D．在相同的时间内，两球通过的路程总有s甲＝2s乙【解析】由题图可以看出甲、乙两个单摆的周期相等，由周期公式可以知道摆长相等，与摆球质量无关，B对、A错；两单摆位移为零的时刻不同，所以两单摆不同时改变运动方向，C错；在相同的时间内，两球通过的路程不一定满足s甲＝2s乙，倍数关系与开始计时时刻以及运动时间有关，D错．【答案】 B1．(2013·上海高考)做简谐运动的物体，当它每次经过同一位置时，可能不同的物理量是()A．位移B．速度C．加速度D．回复力【解析】做简谐运动的物体，经过同一位置时，位移、回复力和加速度是确定不变的，而速度的方向可能不同，故A、C、D错误，B正确．【答案】 B图11-52．(2012·重庆高考)装有砂粒的试管竖直静浮于水面，如图11-5所示，将试管竖直提起少许，然后由静止释放并开始计时，在一定时间内试管在竖直方向近似做简谐运动．若取竖直向上为正方向，则以下描述试管振动的图象中可能正确的是()【解析】试管在竖直方向上做简谐运动，平衡位置是在重力与浮力相等的位置，开始时向上提起的距离，就是其偏离平衡位置的位移，为正向最大位移，因此应选D.【答案】 D3．(2014·安徽高考)在科学研究中，科学家常将未知现象同已知现象进行比较，找出其共同点，进一步推测未知现象的特性和规律．法国物理学家库仑在研究异种电荷的吸引力问题时，曾将扭秤的振动周期与电荷间距离的关系类比单摆的振动周期与摆球到地心距离的关系．已知单摆摆长为l，引力常量为G，地球质量为M，摆球到地心的距离为r，则单摆振动周期T与距离r的关系式为()A．T＝2πr GMl B．T＝2πrlGMC．T＝2πrGMl D．T＝2πlrGM【解析】考虑单摆的周期公式与万有引力定律．根据单摆周期公式T＝2πlg 和GM＝gr2可得T＝2πlGMr2＝2πr lGM，故选项B正确．【答案】 B4．(多选)(2014·山东高考)一列简谐横波沿直线传播．以波源O由平衡位置开始振动为计时零点，质点A的振动图像如图所示，已知O、A的平衡位置相距0.9 m．以下判断正确的是()A．波长为1.2 mB．波源起振方向沿y轴正方向C．波速大小为0.4 m/sD．质点A的动能在t＝4 s时最大【答案】AB5．(2013·安徽高考)根据单摆周期公式T＝2πlg，可以通过实验测量当地的重力加速度．如图11-6(1)所示，将细线的上端固定在铁架台上，下端系一小钢球，就做成了单摆．(1)用游标卡尺测量小钢球直径，示数如图11-6(2)所示，读数为________mm.(1)(2)图11-6(2)以下是实验过程中的一些做法，其中正确的有________．a．摆线要选择细些的、伸缩性小些的，并且尽可能长一些b．摆球尽量选择质量大些、体积小些的c．为了使摆的周期大一些，以方便测量，开始时拉开摆球，使摆线相距平衡位置有较大的角度d．拉开摆球，使摆线偏离平衡位置不大于5°，在释放摆球的同时开始计时，当摆球回到开始位置时停止计时，此时间间隔Δt即为单摆周期T e．拉开摆球，使摆线偏离平衡位置不大于5°，释放摆球，当摆球振动稳定后，从平衡位置开始计时，记下摆球做50次全振动所用的时间Δt，则单摆周期T＝Δt 50【解析】(1)按照游标卡尺的读数原则得小钢球直径为18 mm＋6×0.1 mm ＝18.6 mm.(2)单摆的构成条件：细线质量要小，弹性要小；球要选体积小，密度大的；偏角不超过5°.故a、b正确，c错误．为了减小测量误差，要从摆球摆过平衡位置时计时，且需测量多次全振动所用时间，然后计算出一次全振动所用的时间．故d错误，e正确．【答案】(1)18.6(2)abe。

《外力作用下的振动》的探究式教学设计与反思

《外力作用下的振动》的探究式教学设计与反思一、教材剖析〝外力作用下的振动〞是人教版普通高中物理课程规范实验教科书«物理»选修3-4第十一章机械振动第5节内容。

本节以〝外力作用下的振动〞为标题，引见了〝阻尼振动〞〝受迫振动〞〝共振〞的概念。

在内容布置上与老教材有较大的变化，这样做不只可以使先生看法到阻尼振动、受迫振动和共振都属于外力作用下的振动，而且有利于先生对振动分类的了解。

教材首先引见了振植物体的固有频率的概念，再从能量的角度剖析阻尼振动，进而经过实验探求了受迫振动的频率与驱动力频率的关系，最后应用实验探求了受迫振动的振幅与驱动力频率的关系，从而看法了共振现象。

在教学中我深化开掘教材资源，充沛发扬探务实验的作用，让先生亲身阅历实验探求的进程，让先生清楚地看法阻尼振动的振幅减小的进程，观察物体在做受迫振动时其频率跟驱动力频率的关系，以及受迫振动的频率与物体固有频率接近时振动的特点，到达了较好的教学效果。

二、教学设计〔一〕教学目的1、知识与技艺知道阻尼振动及阻尼振动中能量的转化状况；知道受迫振动，知道受迫振动的频率等于驱动力的频率；知道共振以及发作共振的条件，知道共振的运用和防止。

2、进程与方法经过对阻尼振动、受迫振动和共振现象的实验探求和实例剖析，培育先生的观察剖析才干；了解共振在实践中的运用和防止，提高实际联络实践的才干。

3、情感态度与价值观经过受迫振动和共振的教学，看法内因和外因的辩证关系；经过共振的运用和防止的教学，浸透一分为二的辩证法观念。

〔二〕教学重点阻尼振动、受迫振动、共振及发生共振的条件〔三〕教学难点物体能否能发作共振决议于驱动力的频率与物体固有频率的大小关系，与驱动力大小有关；当f驱＝f固时，物体做受迫振动的振幅最大。

〔四〕教学预备软弹簧，滑块，玻璃板，木板，布，直尺，铁架台，小金属球，水，大烧杯，受迫振动演示仪、共振演示仪。

〔五〕教学进程1、探求阻尼振动⑴提出效果，作出假定简谐运动是振动系统外部的相互作用力提供的回复力，是一种理想化的运动。