2019-2020学年高中物理第1章机械振动 1.4 生活中的振动教案鲁科版版选修3-4.doc

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2020版高中物理第一章机械振动4阻尼振动受迫振动学案教科版选修

动. 开始时不转动摇把，让振子自由上下振动，测得其频率为
2Hz，然后以 60r/min 的转速
匀速转动摇把，当振子振动稳定时，它的振动周期为
(
)
图3 3
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答案 C
解析弹簧振子受摇把的作用而振动，做受迫振动，所以其振动的周期等于驱动力的周期，
驱动力对它起加速
作用，使它的振幅增大，当驱动力的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，从而振幅达到最大 .
②从功能关系看：当驱动力的频率等于物体的固有频率时，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，振幅才不
.
(2) 当洗衣机脱水桶转动的频率等于洗衣机的固有频率时发生共振，振动剧烈
.
[ 知识深化 ] 共振及其应用与防止 (1) 共振的条件：驱动力的频率与系统的固有频率相等，即 (2) 共振曲线
f ＝f 固.
驱
如图 4 所示，共振曲线的横坐标为驱动力的频率，纵坐标为受迫振动系统的振幅
.
图4
①从受力角度看：当振动物体所受驱动力的方向跟它的运动方向相同时，
(2) 共振曲线 ( 如图 1 所示)
图1 1
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2. 共振的应用和防止
(1) 利用：在需要利用共振时，应使驱动力的频率接近
( 填“接近”“远离”或“等于” ) 或等
于( 填“接近”“远离”或“等于” ) 振动系统的固有频率 .
(2) 防止：在需要防止共振时，应使驱动力的频率远离

高中物理机械振动教案

高中物理机械振动教案
课题：机械振动
教学目标：
1. 了解机械振动的概念和特征；
2. 掌握机械振动的基本原理和表达方式；
3. 能够分析和解释机械振动在真实世界中的应用。

教学内容：
1. 机械振动的概念和分类；
2. 机械振动的基本特征；
3. 振动的周期、频率和振幅；
4. 振动的傅里叶级数表示；
5. 机械振动在真实世界中的应用案例。

教学重点：
1. 机械振动的基本概念和特征；
2. 振动的表达方式和分析方法。

教学难点：
1. 振动的傅里叶级数表示；
2. 机械振动在实际应用中的分析和解释。

教学过程：
一、导入
教师引入机械振动的概念，通过视频或图片展示一些常见的机械振动现象，引发学生对这一主题的兴趣。

二、讲解
1. 介绍机械振动的分类和特征；
2. 讲解振动的周期、频率和振幅的概念及计算方法；
3. 介绍振动的傅里叶级数表示方法。

三、例题解析
教师通过实例讲解振动的傅里叶级数表示方法，让学生理解振动信号的频谱分布和特点。

四、讨论
学生分组讨论机械振动在真实世界中的应用案例，分享自己的观点和见解。

五、总结
教师总结本节课的主要内容，强调学生应该掌握的重点和难点，引导学生对机械振动有更深入的理解。

教学反思：
通过这节课的教学，学生应该能够了解机械振动的基本原理和特征，掌握振动信号的傅里叶级数表示方法，并能够分析和解释机械振动在真实世界中的应用。

在教学过程中，要注重引导学生思考和讨论，激发他们的探究兴趣，提高他们的学习能力和综合素质。

高中物理教案机械振动

高中物理教案机械振动
课程目标：
1. 了解机械振动的基本概念和相关知识；
2. 掌握机械振动的分类和特点；
3. 能够分析和解释机械振动的原因和规律；
4. 能够运用机械振动相关知识解决实际问题。

教学内容：
1. 机械振动的定义和基本概念；
2. 机械振动的分类和特点；
3. 机械振动的原因和规律；
4. 机械振动的应用和实例。

教学过程：
一、导入（5分钟）
引入机械振动的概念，让学生了解振动在生活中的广泛应用和重要性。

二、讲解基本概念（15分钟）
1. 介绍机械振动的定义和相关术语；
2. 讲解机械振动的分类和特点。

三、探究原因和规律（20分钟）
1. 分析引起机械振动的原因；
2. 介绍机械振动的规律和特点。

四、案例分析（15分钟）
通过实际案例，让学生应用所学知识分析和解决机械振动问题。

五、实验演示（20分钟）
展示一些机械振动的实验，帮助学生更直观地理解机械振动的过程和特点。

六、总结（5分钟）
总结本节课的内容，强调机械振动在工程和生活中的重要性，并展望下节课的学习内容。

作业：完成相关阅读材料，回答相关问题。

扩展活动：组织学生参加机械振动相关竞赛或实践活动，加深对机械振动知识的理解和实践能力提升。

评估方式：作业完成情况、参与课堂讨论、实验成绩等方式进行评估。

教学资源：教材、多媒体课件、实验器材等。

注意事项：在教学过程中要根据学生的实际情况和反馈及时调整教学方法，激发学生学习兴趣，提高学生的学习效果。

高中物理第1章机械振动第4节生活中的振动教案鲁科版选修3_4

第4节生活中的振动课堂互动三点剖析一、受迫振动的特点受迫振动的周期和频率由驱动力决定，与振动物体的固有周期和频率无关.受迫振动的周期和频率总等于驱动力的周期和频率.受迫振动的振幅与驱动力的频率和固有频率之差有关，二者之差越小振幅越大，二者之差越大振幅就越小.【例1】说说受迫振动的振动频率与驱动力频率的关系.剖析:受迫振动是周期性外力作用下的振动.外力对系统做功,克服阻尼作用,补偿系统的能量损耗,使系统持续地振动下去.设计一个实验如下:如图1-4-2所示的装置,匀速转动把手时,把手给弹簧振子以驱动力使振子做受迫振动.用不同的转速匀速地转动把手,认真观察实验中驱动力的周期与把手转动周期的关系,通过实验,我们可以得出结论:驱动力周期与把手周期是相同的,而受迫振动稳定后的频率等于驱动力的频率,跟物体的固有频率无关.图1-4-2二、共振的条件和共振现象共振条件：驱动力的频率等于物体的固有频率.受迫振动的振幅随驱动力频率变化（共振曲线）如图1-4-3所示，当驱动力频率逐渐增大到固有频率时，振幅随驱动力频率的增大而增大；当驱动力频率等于固有频率时，振幅最大；当驱动力频率从固有频率逐渐增大时，振幅随驱动力频率的增大而减小.图1-4-3【例2】把一个筛子用四根相同的弹簧支起来，筛子上装一个电动偏心轮，它转动过程中，给筛子以周期性的驱动力，这就做成了一个共振筛.筛子做自由振动时，完成20次全振动用时10 s ，在某电压下，电动偏心轮的转速是90 r/min,已知增大电动偏心轮的驱动电压，可使其转速提高；增加筛子的质量，可以增大筛子的固有周期.要使筛子的振幅增大，下列办法可行的是( )A.降低偏心轮的驱动电压B.提高偏心轮的驱动电压C.增加筛子的质量D.减小筛子的质量解析：把握住产生共振的条件是f 驱=f 固.共振筛的固有频率f 固=2.0 Hz ，驱动力的频率为电动偏心轮的频率f 驱=6090Hz=1.5 Hz.要使振幅增大，必须使f 固与f 驱接近，有两种方法：①使f 固减小，即增大固有周期，应增加筛子的质量.②使f 驱增大，即提高转速，应提高驱动电压.答案：BC各个击破类题演练1做受迫振动的物体达到稳定状态时，则( )A.一定做简谐运动B.一定按驱动力的频率振动C.一定发生共振D.是否发生共振取决于驱动力的频率是否等于物体的固有频率解析：因为物体做受迫振动，在运动过程中受到周期性外力的作用，其受力特点不一定满足F=-kx 的关系，所以A 错误.由于物体做受迫振动，达到稳定状态时其振动的频率等于驱动力的频率，与固有频率无关，故B 正确.对于处于稳定状态下的受迫振动物体是否发生共振，完全取决于驱动力的频率与固有频率的关系，当两者相等时，即发生共振，故选项C 错误，而选项D 正确.答案：BD变式提升1如图1-4-4所示是一个做阻尼振动的物体的振动图象,A 、B 两点所在直线与横轴平行.下列说法正确的是（）图1-4-4A.物体A 时刻的动能等于B 时刻的动能B.物体A 时刻的势能等于B 时刻的势能C.物体A 时刻的机械能等于B 时刻的机械能D.物体A 时刻的机械能大于B 时刻的机械能解析:物体在A 、B 点偏离平衡位置的距离相等,势能相等,B 正确.因为物体做阻尼振动,故机械能在减小,A 时刻的机械能大于B 时刻的机械能,D 正确.答案:BD类题演练2支持列车车厢的弹簧固有频率为2 Hz ，若列车行驶在每根长为12.5 m 的铁轨连成的铁道上，则当列车运行速度多大时，车厢振动的剧烈程度最大？解析：列车运动时，车轮每通过相邻的两根铁轨的连接处时，就会受到一次撞击，所以车厢和弹簧构成的振动系统在这种周期性变化的撞击力——驱动力的作用下做受迫振动，驱动力的周期为L/v,故由共振条件，当f=Lv (f=2 Hz)时，列车车厢发生共振，解得v=fL=25 m/s. 答案：v=25 m/s变式提升2如图1-4-5中,当A 振动起来后,通过水平绳迫使B 、C 振动,下列说法中正确的是（）图1-4-5A.只有A 、C 的振动周期相等B.A 的振幅比B 小C.C 振动的振幅比B 大D.A 、B 、C 的振动周期相等解析：A 振动后迫使水平绳振动,水平绳振动,水平绳再迫使B 、C 振动,所以B 、C 做受迫振动,其振动周期等于驱动力周期,即A 的自由振动周期,T B =T C =T A 固=2πgl ,所以C 发生共振,B 不发生共振,C 的振幅比B 大.答案：CD。

机械振动教案

机械振动教案教案标题：机械振动教案教案目标：1. 了解机械振动的基本概念和原理。

2. 掌握机械振动的分类和特性。

3. 理解机械振动在实际应用中的重要性和应用范围。

4. 能够运用所学知识分析和解决机械振动相关问题。

教案步骤：引入：1. 使用一个简单的例子或实验来引起学生对机械振动的兴趣，例如一个摆钟或弹簧振子的演示。

2. 引导学生思考，什么是振动？振动有哪些特点和表现形式？概念讲解：3. 介绍机械振动的基本概念和原理，包括质点振动和刚体振动的区别。

4. 解释机械振动的分类，如自由振动、强迫振动和阻尼振动，并讲解每种振动的特性和应用。

实例分析：5. 提供一些实际应用中的机械振动案例，如桥梁振动、发动机振动等，并让学生分析振动的原因和可能的解决方法。

6. 引导学生进行小组讨论，让他们分享自己对机械振动的理解和应用。

问题解决：7. 提供一些机械振动相关的问题，让学生运用所学知识进行分析和解决。

8. 鼓励学生提出自己的问题，并引导他们通过实验或计算来验证和解决问题。

总结：9. 总结机械振动的重要性和应用范围，强调学生在实际生活中的运用价值。

10. 鼓励学生思考机械振动的未来发展和可能的应用领域。

教案评估：11. 设计一份简单的机械振动测验，包括选择题和应用题，以评估学生对所学知识的理解和应用能力。

教学资源：- PowerPoint演示文稿或白板- 机械振动实验器材（如弹簧振子、摆钟等）- 实际应用案例资料- 机械振动相关的教科书或参考书籍教学延伸：对于学习能力较强的学生，可以引导他们进行更深入的机械振动研究，如振动控制、振动传感器等领域的学习和实践。

同时，可以鼓励学生进行小型科学实验，观察和记录不同参数对振动特性的影响。

教案注意事项：1. 确保教案内容简洁明了，符合学生的认知水平。

2. 引导学生积极参与讨论和实践，培养他们的团队合作和问题解决能力。

3. 根据实际教学情况，适当调整教案步骤和时间分配，确保教学进度和学生的学习效果。

《生活中的振动》示范课教学设计【物理鲁科版高中选择性必修第一册(新课标)】

5 生活中的振动教学目标1.知道什么是阻尼振动和受迫振动，会用能量观点分析阻尼振动的振幅变化和受迫振动的共振现象。

2.通过实验认识固有频率、驱动力频率与振动频率之间的区别和联系。

3.了解产生共振的条件，认识共振是受迫振动的一种特殊情况。

4.能够根据实际生活中的振动特点，应用振动的规律解释与解决相关问题。

教学重点1. 阻尼振动、受迫振动、共振的概念。

2. 发生共振现象的条件。

3. 能用相关知识解释实际生活中的例子。

教学难点1. 认识固有频率、驱动力频率与振动频率之间的区别和联系。

2. 认识生活中相关现象的振动特点。

教学准备受迫振动演示仪、共振现象演示仪多媒体课件教学过程新课引入我国汉代有一种被称为“鱼洗”的铜盆，盆的边缘有两个耳环，盆底有浮雕的于等，如图所示，倒些清水到“鱼洗”中，用手掌慢慢地去摩擦盆边的提耳，霎时间，铜盆便可以发出嗡嗡之声，其中盛的水便会起雾、震荡、溅起层层浪花，随着摩擦越来越快，水花也越冲越高。

这是为什么？讲授新课一、阻尼振动1. 自由振动：若系统能量没有损失，其振幅不变，我们也称之为等幅振动，振动图像如图所示。

倘若振动系统受到外力作用，它将如何运动？2.阻尼振动：实际振动系统都会受到摩擦力、黏制力等阻碍作用，振幅逐渐减小，我们称之为阻尼振动。

其振动图像如下图所示。

物体做阻尼振动时，周期和频率保持不变。

振动系统能量衰减的方式通常有两种：第一种：是由于振动系统受到摩擦阻力的作用，使振动系统的机械能逐渐转化为内能。

例如单摆运动时受到空气的阻力。

第二种：是由于振动系统引起邻近介质中各质点的振动，使能量向四周辐射出去，从而自身机械能减少。

例如音叉发声时，一部分机械能随声波辐射到周围空间，导致音叉振幅减小。

二、受迫振动与共振1、受迫振动阻尼振动最终要停下来，那么怎样才能产生持续的振动呢？通常需要给振动物体施加以周期性的外力，外力对系统做功，补偿系统的能量损耗，使系统的振动维持下去。

这种周期性的外力叫作驱动力（或强迫力），系统在驱动力作用下的振动称为受迫振动。

2019-2020年高三物理一轮复习《机械振动》教学设计

2019-2020年高三物理一轮复习《机械振动》教学设计(1)只要测出单摆的摆长l 和周期T ，就可以根据g ＝4π2lT2，求出当地的重力加速度g .(2)l 为等效摆长，表示从悬点到摆球重心的距离，要区分摆长和摆线长，悬点实质为摆球摆动所在圆弧的圆心． (3)g 为当地的重力加速度．例题P199例3；练习P114 7、8、9思考、回忆、理解、归纳倾听、理解、练习、改错阅读、理解、归纳倾听、理解、归纳四、受迫振动和共振的应用 1．受迫振动(1)概念：振动系统在周期性外力作用下的振动．(2)特点：受迫振动的频率等于驱动力的频率，跟系统的固有频率无关． 2．共振(1)现象：当驱动力的频率等于系统的固有频率时，受迫振动的振幅最大． (2)条件：驱动力的频率等于系统的固有频率． (3)特征：共振时振幅最大． (4)共振曲线：如图11所示．图113．自由振动、受迫振动和共振的关系比较振动目自由振动受迫振动共振受力情况仅受回复力受驱动力作用受驱动力作用振动周期或频率由系统本身性质决定，即固有周期T 0或固有频率f 0由驱动力的周期或频率决定，即T ＝T 驱或f ＝f 驱T 驱＝T 0或f 驱＝f振动能量振动物体的机械能不由产生驱动力的物体振动物体获得的能置或者从最高点(或最低点)开始计时时，经过T 4＝0.2 s ，振子的位移才为A ＝0.1m ，选项D 错误，3．一质点做简谐运动，先后以相同的速度依次通过A 、B 两点，历时1 s ，质点通过B 点后再经过1 s 又第2次通过B 点，在这两秒钟内，质点通过的总路程为12 cm ，则质点的振动周期和振幅分别是( ) A ．3 s,6 cm B ．4 s,6 cmC ．4 s,9 cmD ．2 s,8 cm 答案 B解析做简谐运动的质点，先后以同样大小的速度通过A 、B 两点，则可判定这两点关于平衡位置O 对称，所以质点由A 到O 时间与由O 到B 的时间相等，那么平衡位置O 到B 点的时间t 1＝0.5 s ，因过B 点后再经过t ＝1 s 质点以方向相反、大小相同的速度再次通过B 点，则从B 点到最大位移处的时间t 2＝0.5 s ，故从平衡位置O 到最大位移处的时间是1 s ，故周期是T ＝4 s ；质点通过路程12 cm所用时间为2 s ，是周期的一半，所以路程是振幅的2倍，故振幅A ＝122cm ＝6 cm ，故选B.4．一水平弹簧振子做简谐运动的振动图象如图15所示，已知弹簧的劲度系数为20 N/cm ，则( )图15A ．图中A 点对应的时刻振子所受的回复力大小为5 N ，方向指向x 轴的负方向B ．图中A 点对应的时刻振子的速度方向指向x 轴的正方向C ．在0～4 s 内振子做了1.75次全振动D ．在0～4 s 内振子通过的路程为3.5 cm 答案 AB解析由简谐运动的特点和弹簧弹力与伸长量的关系可知，题图中A 点对应的时刻振子所受的回复力大小为F ＝kx ＝2 000 N/m×0.002 5 m＝5 N ，方向指向x练习、改错。

高三物理 1.4《生活中的振动》教案(鲁科版选修3-4)

生活中的振动教案课题生活中的振动课型新授课课时数1课时教学目标 1.知道什么是受迫振动，知道受迫振动的频率等于驱动力的频率。

2.知道什么是共振以及发生共振的条件。

3.知道共振的应用和防止的实例。

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。

教学过程主要内容（教师填教法或点拨的方法,学生填知识要点或反思）一、二、三、四、五、c:据观察到的现象可得到论? (3)学生讨论后回答什么结① 据和得到，A 、B 、C 三摆的固有频率相同.②B 、C 、D 、E 做的是受迫振动，它们的驱动力都是由先摆起来的A 摆提供的.③据实验现象得到：驱动力的频率f ′等于振动物体的固有频率f ′时，振幅最大，驱动力的频率跟固有频率f ′相差越大，振幅越小.(4)通过上述实验，我们得到：受迫振动的振幅A 与驱动力的f 及振动物体的固有频率之间的关系有关，它们之间的这种关系可用图象来表示：这个图象叫共振曲线.①用多媒体出示共振曲线a :学生叙述坐标轴代表的物理量.纵轴：表示受迫振动的振幅.横轴：表示驱动力的频率.b :据图象特点，学生叙述受迫振动的振幅、驱动力的频率、物体的固有频率之间的关系. 当驱动力频率等于物体固有频率时，物体振幅最大，驱动力频率与固有频率相差越大，物体的振幅越小.②结论：驱动力的频率接近物体的固有频率时，受迫振动的振幅最大，这种现象叫做共振.(5)演示：①介绍实验用具：两个频率相同的带有共鸣箱的音叉，放在实验台上.②先用小槌打击音叉A 的叉股，使它发声，过一会儿，用手按住音叉A 的叉股，使A 停止发声，学生描述产生的现象.可以听到没被敲响的音叉发出了声音.③在音叉的叉股上套上一个套管，重新做步骤②，学生描述产生的现象.听不到音叉B 发出的声音了.(6)学生阅读课文，得到产生上述现象的原因音叉A 的叉股被敲时发生振动，在空气中激起声波，声波传到音叉B ，给音叉B 以周期性的驱动力.①第一次实验时，A 、B 的固有频率相同，符合产生共振的条件，于是B 的振幅最大，就可以听到B 发出的声音.②第二次实验时，由于给B 的音叉套上了套管，使A 、B 的固有频率不再相同，此时B 不能产生共振，发出的声音很小，甚至听不到.(7)学生回答①什么是声音的共鸣?——(声音的共振现象叫共鸣)②共鸣箱所起的作用是什么?——使音叉的声音加强.3.共振的应用和防止(1)学生阅读课文，总结共振的应用和防止的实例.(2)学生回答：应用的实例：共振筛、音箱.防止的实例：火车过桥慢开，控制机器的转速等.(3)实例：①应用的实例：a :小提琴、二胡等乐器设置共鸣箱.b :建筑工地上浇铸混凝土时使用的振捣器.c :粒料分离时使用的共振筛.②防止的实例：a :军队或火车过桥时要放慢速度或便步走.b :轮船航行时要看波浪的打击方向而改变轮船的航向和速度.c :机器运转时为了防止共振要调节转速.(4)学生通过上述实例分析，回答：①利用共振时，应如何去做?——(利用共振时，应使驱动力的频率接近或等于物体的固有频率)②防止共振时，应如何做?——(在需要防止共振时，应使驱动力的频率与振动物体的固有频率不同，而且相差越大越好.)中要防止共振?【知识运用】例题1．一悬挂于天花板上的单摆的共振线如图，由图可知A cm /九、课后作业: 课本中本节课后练习1、2。

高中物理第1章机械振动第4讲生活中的振动学案鲁科版选修3_40128364.docx

第4讲生活中的振动[目标定位] 1.知道什么是阻尼振动；知道在什么情况下可以把实际发生的振动看做简谐运动.2.知道驱动力、受迫振动的概念，通过实验，认识受迫振动的特点.3.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．一、阻尼振动振幅不断减小的振动．二、受迫振动与共振1．驱动力：周期性的外力．2．受迫振动：在周期性外力作用下产生的振动．3．物体做受迫振动时，振动稳定后的周期或频率总等于驱动力的周期或频率，与物体的固有周期或频率无关．4．共振：当驱动力的周期(或频率)与物体的固有周期(或固有频率)相等时，受迫振动的振幅达到最大，这种现象叫做共振．想一想自由振动、受迫振动和共振分别对应的周期(或频率)是什么？答案自由振动对应固有周期(或固有频率)，受迫振动对应驱动力的周期(或频率)，而共振对应的是驱动力的周期(或频率)与固有周期(或频率)相等．三、共振的应用与防止1．应用：音叉共鸣箱、鱼洗喷水、核磁共振仪．2．预防：集体列队经过桥梁要便步走、轮船航行时改变航向和速率使海浪冲击力的频率与轮船的固有频率相差很大．一、阻尼振动和受迫振动1．阻尼振动是振动系统在阻力的作用下，振幅逐渐减小的振动．阻尼振动中振幅虽逐渐减小，但振动的频率不会变化，此频率称为固有频率，由振动系统决定．2．受迫振动是指系统在驱动力作用下的振动．做受迫振动的物体的振动频率等于驱动力的频率，与物体的固有频率无关．说明：受迫振动中，若周期性的驱动力给系统补充的能量与系统因振动阻尼消耗的能量相等，物体做等幅振动，但此振动不是简谐运动．例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．在振动过程中，机械能不守恒，周期不变解析因单摆做阻尼振动，所以振幅越来越小，机械能越来越小．振动周期不变，只是比单摆的固有周期大．答案BD图1例2如图1所示的装置，弹簧振子的固有频率是4Hz.现匀速转动把手，给弹簧振子以周期性的驱动力，测得弹簧振子振动达到稳定时的频率为1Hz，则把手转动的频率为( ) A．1HzB．3HzC．4HzD．5Hz解析受迫振动的频率等于驱动力的频率，故把手转动的频率为1Hz，选项A正确．答案 A二、对共振的理解1．定义物体做受迫振动时，当驱动力的频率等于系统的固有频率时，振动的振幅最大，这种现象叫共振．2．发生共振的条件f驱＝f固，即驱动力的频率等于振动系统的固有频率．3．共振曲线(如图2所示)图24．共振的防止与利用(1)利用：由共振的条件知，要利用共振，就应尽量使驱动力的频率与物体的固有频率一致．如共振筛、荡秋千、共振转速计等．(2)防止：由共振曲线可知，在需要防止共振危害时，要尽量使驱动力的频率和固有频率不相等，而且相差越多越好．如：部队过桥应便步走．说明：共振是物体做受迫振动时的一种特殊现象．图3例3如图3所示在一根张紧的水平绳上悬挂五个摆，其中A、E的摆长为l，B的摆长为0.5l，C的摆长为1.5l，D的摆长为2l，先使A振动起来，其他各摆随后也振动起来，则摆球振动稳定后( )A．D的振幅一定最大B．E的振幅一定最大C．B的周期一定最短D．四个摆的周期相同解析A振动起来后，使得B、C、D、E做受迫振动，振动的频率都等于A振动的频率，即各摆振动的周期都相等，选项C错误，D正确；由于D与A的摆长相差最大，E与A的摆长相等，所以D的振幅最小，E发生共振，振幅最大，选项A错误，B正确．答案BD图4例4如图4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( ) A．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，振子的振动频率为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解析由题图可知当驱动力的频率为f2时，振子的振幅最大，即振子发生共振现象，故A 正确；由共振条件知振子的固有频率为f2，所以C正确，D错误；振子做受迫振动时，振动频率由驱动力的频率决定，故B正确．答案ABC对阻尼振动的理解1．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．根据单摆周期公式T＝2πlg，l、g不变，则T不变，故选项A、D正确．答案AD2．如图5所示是单摆做阻尼运动的位移－时间图线，下列说法中正确的是( )图5A．摆球在P与N时刻的势能相等B．摆球在P与N时刻的动能相等C．摆球在P与N时刻的机械能相等D．摆球在P时刻的机械能小于N时刻的机械能解析由于摆球的势能大小由其位移和摆球质量共同决定，P、N两时刻位移大小相同，关于平衡位置对称，所以势能相等，A正确；由于系统机械能在减少，P、N势能相同，则P 处动能大于N处动能，所以B、C、D错．故正确答案为A.答案 A对受迫振动的理解图63．如图6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2Hz，然后匀速转动摇把，转速为240r/min ，当振子振动稳定后，它的振动周期为( ) A.12sB.14sC ．2sD ．4s 解析受迫振动的周期等于驱动力的周期，故T ＝60240s ＝14s ，故B 对．答案 B对共振的理解图74．一个单摆做受迫振动，其共振曲线(振幅A 与驱动力的频率f 的关系)如图7所示，则( ) A ．此单摆的固有周期约为0.5s B ．此单摆的摆长约为1mC ．若摆长增大，单摆的固有频率增大D ．若摆长增大，共振曲线的峰将向右移动解析由共振条件知单摆的固有频率为f ＝0.5Hz ，则其固有周期为T ＝1f＝2s ，选项A 错；由单摆周期公式T ＝2πl g ，可求得单摆摆长为l ＝gT 24π2≈1m，选项B 对；摆长增大，单摆的固有周期变大，其固有频率变小，共振曲线的峰将向左移动，选项C 、D 错．答案 B(时间：60分钟)题组一对阻尼振动的理解1．自由摆动的秋千，摆动的振幅越来越小，下列说法正确的是( ) A ．机械能守恒 B ．能量正在消失C ．总能量守恒，机械能减小D ．只有动能和势能的相互转化答案 C2．关于阻尼振动，以下说法中正确的是( ) A ．机械能不断减小B ．动能不断减小C．振幅不断减小D．一定不是简谐运动解析阻尼振动是振幅不断减小的振动，故阻尼振动一定不是简谐运动，而振幅是振动能量的标志，故阻尼振动中机械能不断减小，但动能在振动过程中是不断变化的，无法比较其大小．答案ACD题组二对受迫振动的理解3．下列振动中属于受迫振动的是( )A．用重锤敲击一下悬吊着的钟后，钟的摆动B．打点计时器接通电源后，振针的振动C．小孩睡在自由摆动的吊床上，小孩随着吊床一起摆动D．弹簧振子在竖直方向上沿上下方向振动解析受迫振动是振动物体在驱动力作用下的运动，故只有B对．C是阻尼振动，D是简谐运动．答案 B4．下列说法中正确的是( )A．实际的自由振动必然是阻尼振动B．在外力作用下的振动是受迫振动C．阻尼振动的振幅越来越小D．受迫振动稳定后的频率与自身物理条件无关解析实际的自由振动一定受到阻力而使得振动能量越来越小，所以是阻尼振动，表现为振幅越来越小，故A、C对．受迫振动是在周期性外力作用下的振动，稳定后的频率等于驱动力频率，与自身的物理条件无关，故B错，D对．答案ACD5．下列说法中正确的是( )A．有阻力的振动叫做受迫振动B．物体振动时受到外力作用，它的振动就是受迫振动C．物体在周期性外力作用下的振动叫做受迫振动D．物体在周期性外力作用下振动，它的振动频率最终等于驱动力频率解析物体在周期性外力作用下的振动叫做受迫振动，选项C对，B错；这个周期性的外力能给振动物体补充能量，而阻力不行，选项A错；受迫振动的频率最终等于驱动力频率，选项D对．答案CD6．两个弹簧振子，甲的固有频率是100Hz，乙的固有频率是400Hz，若它们均在频率是300Hz 的驱动力作用下做受迫振动，则振动稳定后( )A．甲的振幅较大，振动频率是100HzB．乙的振幅较大，振动频率是300HzC．甲的振幅较大，振动频率是300HzD．乙的振幅较大，振动频率是400Hz解析振动稳定后，受迫振动的频率等于驱动力频率，选项A、D错；由于乙的固有频率更接近驱动力频率，所以乙的振幅较大，选项B对，C错．答案 B7．2013年4月20日上午8时，四川雅安地区发生了7.0级大地震灾害，导致很多房屋坍塌，场景惨不忍睹，在发生地震时，下列说法正确的是( )A．所有建筑物振动周期相同B．所有建筑物振幅相同C．建筑物的振动周期由其固有周期决定D．所有建筑物均做受迫振动解析地面上的所有建筑物都在同一驱动力下做受迫振动，它们的振动周期都与驱动力的周期相同，与其固有周期无关，故A、D正确，C错误；由于不同的建筑物固有周期不尽相同，所以做受迫振动时，它们的振幅不一定相同，B错误．答案AD题组三共振及其应用与防止8．下列关于应用共振和防止共振的说法，正确的是( )A．共振现象总是有害的，所以要避免共振现象发生B．队伍过桥要慢行是为了不产生周期性的驱动力，从而避免产生共振C．火车过桥慢行是为了使驱动力的频率远小于桥的固有频率，从而避免产生共振D．利用共振时，应使驱动力的频率接近或等于振动物体的固有频率；防止共振危害时，应使驱动力的频率远离振动物体的固有频率答案CD图19．如图1所示，在一条张紧的绳上挂7个摆，先让A摆振动起来，则其余各摆也随之振动，已知A、B、F三摆的摆长相同，则下列判断正确的是( )A．7个摆的固有频率都相同B．振动稳定后7个摆的振动频率都相同C ．B 、F 摆的摆长与A 摆相同，它们的振幅最大D ．除A 摆外，D 、E 摆离A 摆最近，它们的振幅最大解析 7个摆的摆长不完全相同，固有频率不相同，选项A 错；A 摆振动起来后，带动其余6个摆做受迫振动，振动稳定后7个摆的振动频率都相同，选项B 对；B 、F 摆的摆长与A 摆相同，发生共振，选项C 对，D 错．答案 BC10．脱水机把衣服脱水完后切断电源，电动机还要转一会儿才能停下来，在这一过程中，发现脱水机在某一时刻振动得很剧烈，然后又慢慢振动直至停止运转，其中振动很剧烈的原因是( )A ．脱水机没有放平稳B ．电动机在这一时刻转快了C ．电动机在这一时刻的转动频率跟脱水机的固有频率相近或相等D ．是脱水机出现了故障解析由于电动机的转动，使脱水机做受迫振动．而电动机转动的频率是逐渐变化的，当它的频率接近或等于脱水机的固有频率时，发生共振现象，C 正确．答案 C11．铺设铁轨时，每两根钢轨接缝处都必须留有一定的间隙，匀速运行的列车经过轨端接缝处时，车轮就会受到一次冲击．由于每一根钢轨长度相等．所以这个冲击力是周期性的，列车受到周期性的冲击做受迫振动．普通钢轨长为12.6m ，列车固有振动周期为0.315s ．下列说法正确的是( ) A ．列车的危险速率为40m/sB ．列车过桥需要减速，是为了防止列车发生共振现象C ．列车运行的振动频率和列车的固有频率总是相等的D ．增加钢轨的长度有利于列车高速运行解析对于受迫振动，当驱动力的频率与固有频率相等时将发生共振现象，所以列车的危险速率v ＝LT＝40m/s ，A 正确；为了防止共振现象发生，列车过桥需要减速，B 正确；列车运行的振动频率等于做受迫振动的驱动力的频率，与列车的固有频率无关，C 项错；由v ＝L T知L 增大时，T 不变，v 变大，D 正确．所以A 、B 、D 正确．答案 ABD12．把一个筛子用四根弹簧支起来，筛子上装一个电动偏心轮，它每转一周，给筛子一个驱动力，这就做成了一个共振筛(如图2所示)．不开电动机让这个筛子自由振动时，完成20次全振动用15s ；在某电压下，电动偏心轮的转速是88r/min.已知增大电动偏心轮的电压可以使其转速提高，而增加筛子的总质量可以增大筛子的固有周期．为使共振筛的振幅增大，以下做法可行的是( )图2A ．降低输入电压B ．提高输入电压C ．增加筛子质量D ．减小筛子质量解析筛子的固有频率为f 固＝2015Hz ＝43Hz ，而驱动力频率为f 驱＝8860Hz ＝4.43Hz ，即f 固<f 驱．为了达到振幅增大，应该减小这两个频率的差值，所以应增大固有频率或减小驱动力频率．增大固有频率可用D 的做法，减小驱动力的频率可用A 的做法，故选A 、D. 答案 AD13．如图3所示为单摆在两次受迫振动中的共振曲线，下列说法正确的是(g ＝9.8m/s 2)( )图3A ．若两次受迫振动分别在月球上和地球上进行，且摆长相同，则图线Ⅰ表示月球上单摆的共振曲线B ．若两次受迫振动是在地球上同一地点进行，则两次摆长之比l 1∶l 2＝25∶4C ．图线Ⅱ若是在地球上完成的，则该摆摆长约为1mD ．若摆长均为1m ，则图线Ⅰ是在地球上完成的解析图线中振幅最大处对应频率应与做受迫振动的单摆的固有频率相等，从图线上可以看出，两摆的固有频率f Ⅰ＝0.2Hz ，f Ⅱ＝0.5Hz. 根据周期公式可得f ＝1T ＝12πg l，当两摆分别在月球上和地球上做受迫振动且摆长相等时，g 越大，f 越大，所以g Ⅱ>g Ⅰ，由于月球上的重力加速度比地球上的小，所以图线Ⅰ表示月球上单摆的共振曲线，选项A 正确；若两次受迫振动是在地球上同一地点进行，则g 相同，两次摆长之比l 1∶l 2＝1f2Ⅰ∶1f 2Ⅱ＝25∶4，所以选项B 正确；图线Ⅱ若是在地球上完成的，将g ＝9.8m/s 2和f Ⅱ＝0.5Hz 代入频率的计算公式可解得l 2＝1m ，所以选项C 正确，D 错误．答案 ABC。

2019-2020学年高中物理第1章机械振动第4节生活中的振动学案鲁科版3-4

第4节生活中的振动1.知道什么是阻尼振动，了解阻尼振动的图象．2.知道什么是受迫振动，知道受迫振动的周期取决于驱动力的周期．(重点) 3。

知道什么是共振，理解共振产生的条件，了解共振的利用和防止．(重点＋难点）一、阻尼振动1．阻力作用下的振动变化:当振动系统受到阻力的作用时，我们说振动受到了阻尼，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：指振幅不断减小的振动．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所示，振幅越来越小，最后停止振动．3．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，于是可以把它当作简谐运动来处理．1．(1)简谐运动是等幅振动．( )（2）阻尼振动系统的频率是逐渐减小的．( ）(3）单摆的周期T＝2π错误!，根据周期与频率的关系可知f＝错误!＝错误!错误!，则此频率为单摆的固有频率．( )提示:（1）√(2)×(3）√二、受迫振动与共振1．受迫振动(1)驱动力：给振动物体施加的一个周期性的外力．（2）受迫振动：在周期性外力作用下的振动．(3）受迫振动的周期或频率：物体做受迫振动时，振动稳定后的周期或频率总等于驱动力的周期或频率，与物体的固有周期或固有频率无关．2．共振(1）条件：驱动力的频率等于物体的固有频率．(2）特征：共振时，物体振动的振幅最大．（3)共振曲线：如图所示．3．共振的应用与防止（1）共振的应用：在应用共振时,应使驱动力频率接近或等于振动系统的固有频率，振动将更剧烈．如音叉共鸣箱、核磁共振仪、转速计、共振筛等．(2）共振的预防：在防止共振时，驱动力频率与系统的固有频率相差越大越好．如火车过桥时减速；轮船航行时,常通过改变轮船的航向和速率,使海浪冲击力的频率与轮船的固有频率相差很大,防止船发生共振现象．2．（1)受迫振动的频率等于系统的固有频率．（)（2)驱动力频率越大,振幅越大．（)（3)驱动力频率等于系统固有频率时发生共振．（)（4）共振只有好处没有坏处．( ）提示：（1）×（2）×（3）√（4)×简谐运动、阻尼振动与受迫振动的比较简谐运动是一种理想化的模型，物体运动过程中的一切阻力都不考虑，阻尼振动却考虑阻力的影响，是更实际的一种运动,而受迫振动则是物体做阻尼振动时受到周期性驱动力作用下的振动，三者对比列表如下：振动类型比较项目简谐运动阻尼振动受迫振动产生条件不受阻力作用受阻力作用受阻力和驱动力作用频率固有频率固有频率驱动力频率振幅不变减小大小变化不确定振动图象形状不确定实例弹簧振子振动,单摆做小角度摆动敲锣打鼓发出的声音越来越弱,是因振幅越来越小扬声器纸盆振动发声，钟摆的摆动（1)阻尼振动中振幅虽逐渐减小，但振动的频率不会变化，此频率称为固有频率，由振动系统决定．(2）受迫振动中,若周期性的驱动力给系统补充的能量与系统因振动阻尼消耗的能量相等，物体做等幅振动,但此振动不是简谐运动．如图所示，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，而让振子自由上下振动，测得其频率为2 Hz，然后匀速转动摇把，转速为240 r/min，当振子振动稳定时，它们的振动周期为（）A．0.5 s B．0。

【2019-2020】高中物理第一章机械振动第4节阻尼振动受迫振动教学案教科版选修3_4

教学资料参考范本【2019-2020】高中物理第一章机械振动第4节阻尼振动受迫振动教学案教科版选修3_4撰写人：__________________部门：__________________时间：__________________对应学生用书P11[自读教材·抓基础]1．阻尼振动系统在振动过程中受到阻力的作用，振动逐渐消逝(A减小)，振动能量逐步转变为其他能量。

2．自由振动系统不受外力作用，也不受任何阻力，只在自身回复力作用下，振幅不变的振动。

3．固有频率自由振动的频率，由系统本身的特征决定。

[跟随名师·解疑难]1．简谐运动是一种理想化的模型，物体运动过程中的一切阻力都不考虑。

2．阻尼振动考虑阻力的影响，是更实际的一种运动。

3．阻尼振动与简谐运动的对比。

[学后自检]┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄(小试身手)自由摆动的秋千，摆动的振幅越来越小，下列说法正确的是( ) A．机械能守恒B．能量正在消失C．总能量守恒，机械能减小D．只有动能和势能的相互转化解析：选C 自由摆动的秋千可以看做阻尼振动的模型，振动系统中的能量转化也不是系统内部动能和势能的相互转化，振动系统是一个开放系统，与外界时刻进行能量交换。

系统由于受到阻力，消耗系统能量做功，而使振动的能量不断减小，但总能量守恒。

[自读教材·抓基础]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，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系统振动稳定后，其振动周期(频率)等于驱动力的周期(频率)，与系统的固有周期(频率)无关。

[跟随名师·解疑难]自由振动与受迫振动的对比[学后自检]┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄(小试身手)(江苏高考)如图1－4－1所示的装置，弹簧振子的固有频率是4Hz。

高中物理第1章机械振动第4节生活中的振动教学案鲁科版选修37.doc

第4节生活中的振动1．阻尼振动的机械能不断减少，主要体现在振幅不断减小。

2．受迫振动是在周期性外力作用下的振动，其振动频率等于周期性驱动力的频率。

3．驱动力的频率越接近物体的固有频率，受迫振动振幅越大；当驱动力频率与物体的固有频率相等时，受迫振动振幅最大，这就是共振。

对应学生用书P121．定义指振幅不断减小的振动。

2．产生的原因振动系统克服摩擦力或其他阻力做功，系统的机械能不断减少，振幅不断减小。

3．阻尼振动的振动图像如图141所示，振幅越来越小，最后停止振动。

图1414．实际应用实际问题中，如果要求系统很快回到平衡位置，就增大阻力；如果希望物体在某一段时间内的运动接近简谐运动，则应减小阻力。

[跟随名师·解疑难]阻尼振动和无阻尼振动的比较(1)物体做阻尼振动时，振幅虽然不断减小，但振动的频率仍由振动系统的结构特点所决定，并不会随振幅的减小而变化。

例如用力敲锣，由于锣受到阻尼作用，振幅越来越小，锣声减弱，但音调不变。

(2)物体做无阻尼振动，并不一定指它不受阻尼，而是指它在振动过程中振幅保持不变。

[学后自检]┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄(小试身手)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，周期减小解析：选B 因单摆做阻尼振动，根据阻尼振动的定义可知，其振幅越来越小。

而单摆振动过程中的周期是其固有周期，是由本身特点决定的，是不变的，故A、D项错误，B项正确；又因单摆做阻尼振动过程中，振幅逐渐减小，振动的能量也在减小，即机械能在减少，所以C项错。

1．受迫振动(1)驱动力：给振动物体施加的一个周期性的外力。

(2)受迫振动：在周期性外力作用下的振动。

(3)受迫振动的周期或频率物体做受迫振动时，振动稳定后的周期或频率总等于驱动力的周期或频率，与物体的固有周期或固有频率无关。

高中物理：第一章《机械振动》教案(1)(沪科版选修3-4)

机械振动一、教学任务分析机械振动是继匀速圆周运动后学习的另一种研究较为复杂的周期性运动。

学习机械振动既是对周期性运动共性认识的完善，也为以后学习机械振动、交流电、电磁波等知识奠定基础。

学习机械振动需要以匀速直线运动、牛顿运动定律等知识为基础。

从观察生活与实验中机械振动现象入手，使学生归纳知道机械振动的一般特征。

通过引导学生分析“弹簧振子〞运动过程中的受力情况及运动情况，使学生知道机械振动的受力条件，认识简谐运动中各物理量的变化规律。

在引入“弹簧振子〞的过程中，使学生体验“理想模型〞方法，在分析弹簧振子运动情况的过程中感受“归纳推理〞，在研究弹簧振子位移时间图像和音叉振动及迭加的过程中感受“实验探究〞的方法，培养学生的观察分析、比较判断、推理归纳等能力。

二、教学目标1．知识与技能〔1〕知道机械振动。

〔2〕理解简谐运动回复力的特征。

〔3〕理解简谐运动回复力、加速度、速度随偏离平衡位置位移变化的定性规律。

〔4〕初步学会由现象的观察、概括、比较、分析与归纳，得出相应的物理规律。

2．过程与方法〔1〕通过研究弹簧振子振动、音叉振动及迭加，感受“从简单入手、逐步深入〞的科学研究方法。

〔2〕通过弹簧振子的建模过程，认识“理想模型〞的研究方法。

3．情感、态度价值观〔1〕通过观察生活事例，了解实际应用，体验乐于科学探究的情感。

〔2〕通过探究简谐运动的规律，感悟实是某某的科学态度和严谨认真的科学作风。

三、教学重点与难点重点：简谐运动的受力特点及其运动规律。

难点：一次全振动中回复力、加速度、速度的变化及相互关系。

四、教学资源1．物理实验〔1〕演示实验：①研究简谐运动规律：竖直弹簧振子、运动传感器、力传感器、数据采集器、计算机。

②振动的对比和迭加：频率不同的音叉、两块玻璃板、计算机和声音分析软件。

〔2〕学生小实验：锯条、单摆、橡皮筋、乒乓球。

气垫导轨上的弹簧振子。

2.信息化平台：〔1〕多人一机的网络教室，文件管理展示平台〔/elearning学习平台〕。