《外力作用下的振动》教学设计
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 教学设计
单摆(2课时)【教学目标】：1．知识与技能（1）知道什么是单摆，能从理想化的角度去理解单摆的结构（2）理解单摆振动的回复力来源及做简谐运动的条件，能从力的作用效果的观点去分析回复力，并且采用近似法表达单摆的回复力x L mg F -=。
（3）知道单摆的周期和什么因素有关，掌握单摆振动的周期公式，并能用公式解题。
2．过程与方法：通过猜想和实验，培养探究物理问题的能力，概括出影响周期的因素，并且能用实验周期公式来测量重力加速度【教学重点】：掌握好单摆的周期公式及其成立条件【教学难点】：单摆回复力的分析【教学器材】：两个单摆（摆长相同，质量不同），单摆课件【教法学法】：读书指导，猜想证明，实验对比，计算机辅助教学问题【教学过程设计】：第1课时1、 引入新课在前面我们学习了弹簧振子，知道弹簧振子做简谐运动。
那么：物体做简谐运动的条件是什么？答：物体做机械振动，受到的回复力大小与位移大小成正比，方向与位移方向相反。
今天我们学习另一种机械振动——单摆的运动2、 新课教学【板书】：单摆模型：阅读课本P12第2段，思考：什么是单摆？（学生阅读毕，出示三个摆——一为橡皮绳、一为粗麻绳，一根绳很短而球很大，问：以下三个摆是否是单摆？）均不是，若为橡皮绳，则绳的伸长不可忽略；若为粗麻绳，则绳的质量不可忽略；若绳太短而球很大，则绳长不是远大于小球直径。
为什么对单摆有上述限制要求呢?教师指出：线的伸缩和质量可以忽略——使摆线有一定的长度而无质量，质量全部集中在摆球上；线长比球的直径大得多，可把摆球当作一个质点，只有质量无大小，悬线的长度就是摆长.通过上述学习，我们知道单摆是实际摆的理想化的物理模型.因此，一根细线上端固定，下端系着一个小球，如果悬挂小球的细线的伸长和质量可以忽略，细线的长度又比小球的直径大得多，这样的装置就叫单摆。
（教师拿出单摆展示，同时演示单摆振动，介绍单摆的构成）物理上的单摆，是在一个固定的悬点下，用一根不可伸长的细绳，系住一个一定质量的质点，在竖直平面内摆动。
外力作用下的振动探究式教案范文
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一、教材分析“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。
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。
二、教学设计（一）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。
（二）教学重点阻尼振动、受迫振动、共振及产生共振的条件（三）教学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。
外力作用下的振动
受迫振动与共振现象
受迫振动定义
物体在外界周期性驱动力作用下的振 动。
共振现象
共振条件
驱动力的频率与物体的固有频率相等 时，发生共振。此时物体的振幅达到 最大值，且振动状态最稳定。
当驱动力的频率接近物体的固有频率 时，物体的振幅会显著增大的现象。
03
振动图像与波动图像分析
位移-时间图像（x-t图像）
波的传播方向
通过波动图像可以判断波的传 播方向，如横波和纵波的传播
方向不同。
波的叠加原理
当多个波源产生的波在同一介 质中传播时，它们会相互叠加
，形成复杂的波动现象。
04
能量转化与守恒在振动中 体现
机械能守恒定律在振动中应用
机械能守恒定律
在只有重力或弹力做功的物体系统内 ，动能与势能可以相互转化，而总的 机械能保持不变。
阻尼振动特点及其影响因素
振幅逐渐减小
阻尼振动中，由于阻尼力的作用，振动的振幅会 逐渐减小。
周期不变
阻尼振动的周期与无阻尼时的周期相同，不会因 阻尼的存在而改变。
影响因素
阻尼振动的特点受阻尼系数、振动频率和初始条 件等因素的影响。
受迫振动产生条件及规律总结
产生条件
受迫振动是由外界周期性驱动力作用在振动系统上而产生 的。
THANKS
感谢观看
振动特性
弹簧振子的振动频率和振幅取决于 弹簧的劲度系数和振子的质量。
单摆模型
01
02
03
摆线定义
连接在固定点上的轻杆或 细线，其下端悬挂一个质 点，能在外力作用下在竖 直平面内做往复运动。
振动方程
根据牛顿第二定律和单摆 的受力分析，可以推导出 单摆的振动方程。
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 教学设计.doc
11.5外力作用下的振动大港八中雷耀辉一、学习目标（一）知识与技能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作简谐运动。
2、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。
3、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。
4、知道什么是共振以及发生共振的条件。
（二）过程与方法1、通过演示实验，了解阻尼振动的特点，明确受迫振动的频率决定于驱动力的频率。
2、通过分析实际例子，得到什么是受迫振动和共振现象，培养学生理论联系实际的能力。
（三）情感、态度与价值观1、用一分为二的观点研究共振的应用与防止。
2、通过共振产生条件的教学，认识内因和外因的关系。
二、学习重点、难点受迫振动的概念以及共振及产生共振的条件。
共振及产生共振的条件。
三、学习内容与过程教学内容教师活动学生活动设计意图一. 导入新课视频（大桥倒塌）引入课题：11.5外力作用下的振动学生观看，思考激起兴趣，设置悬念二.新课教学固有振动，固有频率讲述什么是固有振动，固有频率学生思考，理解知识铺垫（-）阻尼振动阻尼振动的特占-八、、•1.能量减少2.振幅减少在实际振动的过程中，引导学生思考其能量、振幅的变化情况，从而引出阻尼振动的概念根据实际振动的过程，学生得出能量、振幅越来越小。
理解阻尼振动的概念理解阻尼振动的概念，及能量、振幅变化情况引导学生思考阻尼振动中阻尼大小与振幅变化快慢的关系，总结阻尼大小与振幅变化快慢的关系应用知识，总结规律3阻尼振动的图像引导学生思考阻尼振动的振动图像，演示实验思考，观看直观理解阻尼振动（二）受迫振动设问：阻尼振动振幅不断减小，怎样可以得到持续稳定的振动？并以生活实例荡秋千为例，启发学生思考学生思考并提出猜想联系实际，激发兴趣1.驱动力、受迫振动的概念引入驱动力、受迫振动的概念学生思考理解概念培养学生发现问题的能力3.受迫振动的特点受迫振动的能量转化关系学生分析、思考、得出结论受迫振动的频率与驱动力的频率的关系，教师演示实验，观察实验，得出受迫振动的频率等于驱动力的频率（三）共振启发思考：物体做受迫振动的频率与系统的固有频率无关，那么受迫振动的振幅是否也跟它的固有频率及驱动力的频率有怎样的关系呢？学生思考，提出猜想启发思考，激起兴趣1.共振的概念演示实验：改变驱动力频率让学生观察振幅的变化情况观察实验，追寻规律验证猜想总结规律启发思考：在什么情况下受迫振动振幅最大？介绍共振摆实验装置，演示实验，引导学生发现规律：当驱动力的频率跟系统的固有频率相同，系统的振幅最大。
4选修34第十一节机械振动外力作用下的振动教案
教学进程一、温习预习前面咱们学习了像弹簧振子和单摆那样，在外力使弹簧振子的小球和单摆的摆球偏离平稳位置后，它们就在系统内部的弹力或重力作用下振动起来，再也不需要外力的推动，这种振动叫做自由振动。
自由振动的周期(频率)为系统的固有频率。
实际的振动系统不可幸免地要受到摩擦阻力和其他因素的阻碍，系统的机械能损耗，致使振动完全停止，这种振动叫阻尼振动。
物体之因此做阻尼振动，是由于机械能在损耗，那么若是在机械能损耗的同时咱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咱们来学习这一问题。
二、知识讲解课程引入：（一）温习旧知什么是阻尼振动学生答：实际的振动系统不可幸免地要受到摩擦阻力和其他因素的阻碍，系统的机械能损耗，致使振动完全停止，这种振动叫阻尼振动.（二）导入新课引入：同窗们，咱们明白，物体之因此做阻尼振动，是由于机械能在损耗，那么若是在机械能损耗的同时咱们不断地给它补充能量物体的振动情形又如何呢本节课咱们来研究有关的问题.考点/易错点1、物体的固有振动频率、受迫振动物体的振动频率跟固有频率无关固有频率：若是系统不受外力的作用，现在的振动叫做固有振动，其振动频率为固有频率。
其周期叫固有周期若是振动系统受到外力作用，它将如何运动观看两个实际振动：①实际的单摆发生的振动；②敲击音叉后音叉的振动。
单摆和音叉的振幅愈来愈小，最后停下来。
在单摆和音叉的振动进程中，不可幸免地要克服摩擦及其他阻力做功，系统的机械能就要损耗，振动的振幅就会慢慢减小，机械能耗尽之时，振动就会停下来了。
1、固有频率：若是振动系统不受外力作用，现在的振动叫固有振动，其振动频率称为固有频率2、阻尼振动(减幅振动)：振幅慢慢减小的振动叫阻尼振动振动物体克服摩擦和其他阻力做了功，它自己的能量慢慢减小，振幅也随着变小说明：（1）同一简谐运动能量的大小由振幅大小确信（2）阻尼振动振幅减小的快慢跟所受阻尼的大小有关，阻尼越大，振幅减小得越快（3）物体做阻尼振动时，振幅虽不断减小，但振动的频率仍由自身结构特点所决定，并非会随振幅的减小而转变（4）阻尼振动假设在一段不太长的时刻内振幅没有明显的减小，能够把它当做简谐运动来处置一、驱动力：加在振动系统上的周期性外力，叫做驱动力二、受迫振动：系统在驱动力作用下的振动，叫受迫振动3、受迫振动的周期和频率：物体做受迫振动时，振动稳固后的频率等于驱动力的频率，跟物体的固有频率无关．问题1 如何才能使受阻力的振动物体的振幅不变，而一直振动下去呢（应不断地向系统补充损耗的机械能，以使振动物体的振幅不变。
人教版高中物理教案-外力作用下的振动
第十一章機械振動選修3-411.5外力作用下的振動【學習目標】1．知道阻尼振動和阻尼振動中能量轉化的情況。
2．知道什麼是受迫振動及其產生的條件，掌握物體做受迫振動的特點。
3．認識共振現象，掌握產生共振現象的條件。
4.瞭解共振的防止和應用。
重點：受迫振動的頻率特點、共振的特點及條件難點：受迫振動的頻率特點、共振的特點及條件【自主預習】1.阻尼振動(1)阻尼振動實際的振動過程中，系統受到了摩擦力和其他阻力，機械能向內能轉化是無法避免的，振動過程中機械能不斷減小使振動逐漸減弱直至最終停止。
這種振幅逐漸減小的振動叫阻尼振動。
阻尼振動的圖像如圖11－5－1所示。
(2)特點阻尼振動的振幅儘管在減小，但其振動週期(頻率)不變，它是由振動系統決定的。
振動系統確定後，其振動的週期(頻率)就不變，稱為固有週期(頻率)。
例如：用力敲鑼，由於鑼受到空氣的阻尼作用，振幅越來越小，鑼聲減弱，但音調不變。
2.受迫振動(1)受迫振動如果系統受到週期性外力的作用就可以利用外力對系統做功，補償系統因阻尼作用而損失的能量，使系統持續地振動下去，這樣的振動稱為受迫振動。
①驅動力：加在振動系統上的外力，叫做驅動力。
②物體做受迫振動時，振動穩定後的頻率等於的頻率，跟物體的無關。
(2)自由振動像彈簧振子和單擺那樣，物體偏離平衡位置後，它們就在自己的彈力或重力作用下振動起來，這種振動叫做自由振動。
①自由振動不受外界的驅動力作用。
②自由振動的週期(頻率)為系統的。
3.共振(1)共振受迫振動的物體其振動週期(或頻率)取決於驅動力的週期，並且當與物體的相等時，受迫振動的振幅最大，這種現象叫做共振。
(2)共振的條件：f驅＝f固即驅動力的頻率與物體的固有頻率相等。
、(3)共振曲線受迫振動的振幅隨驅動力頻率變化的圖線，叫做共振曲線，如圖所示。
【典型例題】一、阻尼振動【例1】一單擺做阻尼振動，則在振動過程中()A．振幅越來越小，週期也越來越小B．振幅越來越小，週期不變C．在振動過程中，通過某一位置時，機械能始終不變D．振動過程中，機械能不守恆，週期不變二、受迫振動【例2】關於受迫振動，以下說法中正確的是()A．是在一恒力作用下的振動B．振動頻率可能大於或小於系統的固有頻率C．振動頻率一定等於固有頻率D．振動頻率一定等於驅動力的頻率三|、共振【例3】如圖11－5－4所示，兩個品質分別為M和m的小球，懸掛在同一根水準細線上，當M在垂直水準細線的平面內擺動時，下列說法正確的是()A．兩擺的振動週期是相同的B．當兩擺的擺長相等時，m擺的振幅最大C．懸掛M的豎直細線長度變化時，m的振幅不變D．m擺的振幅可能超過M擺的振幅四、自由振動、受迫振動和共振的關係【例4】把一個篩子用四根彈簧支起來，在篩子上安裝一個電動偏輪，它每轉一周，給篩子一個驅動力，這樣就做成了一個共振篩，篩子做自由振動時，完成10次全振動用時15 s，在某電壓下，電動偏心輪轉速是36 r/min。
2021年高中物理 11.5《外力作用下的振动》教学设计 新人教版选修34
2021年高中物理 11.5《外力作用下的振动》教学设计新人教版选修3-4【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】一、复习并引入新课师：前面我们学习简谐运动时引入了两个理想化模型是什么？生：弹簧振子和单摆。
师：说它理想很重要的一点就是我们忽略掉振动中的摩擦阻力或空气阻力等，即忽略掉振动系统的能量损失，那么弹簧振子或单摆做什么样的振动？生：振幅不变的运动（学生可能回答出别的答案，可提醒他从能量的角度考虑此问题。
）师：实际的弹簧振子或单摆的振动肯定有能量损失，它会做什么样的振动呢？演示实验：水平弹簧振子做振幅逐渐减小的振动。
师：这种由于能量的损失导致的振幅逐渐减小的振动叫阻尼振动。
二、新课教学师：你认为振幅减小的快慢与什么相关？生：讨论后得出与阻力大小有关。
演示：单摆的摆动，第一次在空气中；第二次在水中（用玻璃水槽盛水，便于观察）。
外力作用下的振动--优质获奖精品教案 (4)
11.5 外力作用下的振动教学目标1、知识与技能（1）知道阻尼振动和无阻尼振动，并能从能量的观点给予说明；（2）知道受迫振动的概念。
知道受迫振动的频率等于驱动力的频率，而跟振动物体的固有频率无关；（3）理解共振的概念，知道常见的共振的应用和危害。
2、过程与方法：3、情感、态度与价值观：教学重点：受迫振动，共振。
教学难点：驱动力的频率、固有频率的区别。
教学教具：弹簧振子、受迫振动演示仪、摆的共振演示器。
教学过程：第五节外力作用下的振动（一）复习提问注意观察教师的演示实验。
教师把弹簧振子的振子向右移动至B点，然后释放，则振子在弹性力作用下，在平衡位置附近持续地沿直线振动起来。
重复两次让学生在黑板上画出振动图象的示意图（图1中的Ⅰ）。
再次演示上面的振动，只是让起始位置明显地靠近平衡位置，再让学生在原坐标上画出第二次振子振动的图象（图1中的Ⅱ）。
Ⅰ和Ⅱ应同频、同相、振幅不同。
结合图象和振子运动与学生一起分析能量的变化并引入新课。
（二）新课教学现在以弹簧振子为例讨论一下简谐运动的能量问题。
问提1：振子从B向O运动过程中，它的能量是怎样变化的？（弹性势能减少，动能增加。
）问提2：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？问提3：振子在振动过程中总的机械能如何变化？（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。
）1、总机械能守恒将振子从B点释放后在弹簧弹力（回复力）作用下，振子向左运动，速度加大，弹簧形变（位移）减少，弹簧的弹性势能转化为振子的动能。
当回到平衡位置O时，弹簧无形变，弹性势能为零，振子动能达到最大值，这时振子的动能等于它在最大位移处（B 点）弹簧的弹性势能，也就是等于系统的总机械能。
在任何一位置上，动能和势能之和保持不变，都等于开始振动时的弹性势能，也就是系统的总机械能。
小结：由于简谐运动中总机械能守恒，所以简谐运动中振幅不变。
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。
11.5-外力作用下的振动教案
第五节外力作用下的振动教学目标：（一）知识与技能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作简谐运动。
2、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。
3、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。
4、知道什么是共振以及发生共振的条件。
（二）过程与方法1、通过演示实验，了解阻尼振动的特点，明确受迫振动的频率决定于驱动力的频率。
2、通过分析实际例子，得到什么是受迫振动和共振现象，培养学生理论联系实际的能力。
（三）情感、态度与价值观1、振动有多种不同类型说明各种运动形式都是普遍性下的特殊性的具体体现。
2、通过共振产生条件的教学，认识内因和外因的关系。
教学重点：受迫振动的概念以及共振及产生共振的条件。
教学难点：共振及产生共振的条件。
教学方法:观察、对比、讨论、阅读、实验演示、多媒体展示。
教学用具：单摆、受迫振动演示仪、共振演示仪、两个相同的带有共鸣箱的音叉、橡皮槌、CAI课件教学过程:（一）引入新课教师：通过前面的学习，我们知道做简谐运动的物体都要受到回复力的作用。
回复力是振动系统内部的相互作用，是内力。
如果振动系统不受外力的作用。
此时的振动叫固有振动，其振动频率叫做固有频率。
而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，系统的机械能要不断损耗，在这种情况下，它将怎样运动呢？本节课我们来学习这方面的问题。
（二）新课教学1、阻尼振动前面我们研究了简谐运动中能量的转化，对简谐运动而言，当供给振动系统一定的能量使它开始振动后，由于机械能守恒，它就以一定的振幅永不停息地振动下去，简谐运动是一种理想化的振动。
下面我们来观察两个实际振动：演示：（1）实际的单摆发生的振动；（2）敲击音叉后音叉的振动。
现象：单摆和音叉的振幅越来越小，最后停下来。
解释：在单摆和音叉的振动过程中，不可避免地要克服摩擦及其他阻力做功，系统的机械能就要损耗，振动的振幅就会逐渐减小，机械能耗尽之时，振动就会停下来了。
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。
外力作用下的振动教案
§11.5 外力作用下的振动一、学习目标1、通过实验，认识受迫振动的特点。
2、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。
二、重点和难点受迫振动的频率特点、共振的特点及条件三、课堂合作探究活动一、回顾弹簧振子的运动，认识固有频率的概念。
思考：如图所示，向右拉一下振子，振子为什么会振动？总结：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。
活动二、阅读课本P17-18页【阻尼振动】内容，完成下列填空，认识阻尼振动的相关知识阻尼振动产生条件振动能量振幅振动图象实例即时训练：下列说法正确的有（）A．阻尼振动就是减幅振动学B．实际的振动系统不可避免地要受到阻尼作用C．阻尼振动的振幅逐渐减小，所以周期也逐渐减小D．阻尼过大时，系统将不能发生振动活动三、研究以下问题，认识受迫振动的频率特点1、阻尼振动最终要停下来，那么怎样才能产生持续的振动呢？总结：作用于振动系统的周期性外力叫做驱动力，系统在驱动力作用下的振动叫做受迫振动。
2、探究影响受迫振动频率的因素。
实验装置如图所示，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。
这个驱动力的周期跟把手转动的周期是相同的。
用不同的转速匀速地转动把手，注意观察振子做受迫振动的周期与驱动力的周期间的关系。
总结：物体做受迫振动时，在振动稳定后的频率等于驱动力的频率，而跟物体的固有频率无关。
活动四、研究以下问题，掌握产生共振现象的条件1、如图，在一根张紧的绳上挂几个摆，其中A、B的摆长相等。
当使A摆振动的时候，通过张紧的绳给其余各摆施加驱动力，使其余各摆做受迫振动。
驱动力的频率等于A摆的频率。
其他各摆的固有频率取决于自己的摆长。
B、C、D三个摆在驱动力的作用下开始摆动，观察它们振幅的差别。
三个摆的振幅与它们的固有频率有什么关系？总结：实验表明，当系统做受迫振动时，如果驱动力的频率十分接近系统的固有频率，系统的振幅会很大。
《外力作用下的振动》教学设计
《外力作用下的振动》教学设计情感态度与价值观目标1．通过受迫振动的实验，培养学生的科学探究的兴趣。
2．通过探究实验培养合作精神和积极参与的意识。
3．体会自然现象背后的奇妙规律，培养求知欲极学以致用的精神。
教学重难点重点受迫振动时其频率跟驱动力频率的关系，共振。
难点受迫振动时其频率跟驱动力频率的关系教学策略与设计说明学生通过分组实验探究受迫振动频率与驱动力频率之间的关系，受迫振动振幅与驱动力频率和固有频率之间的关系，学生通过自己动手，由直观、真实、自然的实验现象得出受迫振动频率与驱动力频率之间的规律，受迫振动振幅与驱动力频率和固有频率之间的图像。
学生总结出规律后，通过解释不同的有趣的共振实验现象达到学以致用的目的。
水到渠成的学习的过程中，体验成功的愉悦。
教学过程教学环节教师活动学生活动设计意图情境导入3分钟导入：教师出示PPT并播放新闻视频：引导学生通过观看“塔科马大桥垮塌”的视频，引起学生探究现象背后的秘密的欲望。
PPT出示本节课的学习目标思考悲剧发生的原因创设情境，激发学生探究问题的兴趣完成导学案的自主学习部分5分钟一、阻尼振动【问题一】1.什么是固有振动？2.什么是固有周期和固有频率？【问题二】1.什么是阻尼振动？2.阻尼振动有什么样的特点？3.阻尼振动的图像4、阻尼振动过程中，振动快慢是否有变化？5、实际的振动都是是阻尼振动吗？1.如果系统不受外力的作用，此时的振动称为固有振动。
2.固有振动的频率（周期），叫做系统的固有频率（固有周期）。
系统振动过程中受到阻力作用，系统克服阻力做功，消耗机械能，因而振幅减小，这种振动叫做阻尼振动。
振动系统受到的阻尼越大，振幅减小得越快，阻尼过大时，系统将不能发生振动。
周期和频率不变。
实际的振动一定是阻尼振动学生阅课本，基本可以完成自主学习的任务。
个别学困生，小组讨论过程也可以组内解决创设情境2分钟思考：怎样才能使受阻力的振动的物体的振幅不变，而一直振动下去呢？二、受迫振动【问题三】1.什么是驱动力？2.什么是受迫振动？用周期性的外力作用于振动系统，通过外力对系统做正功，补偿系统机械能的损耗，使系统持续地振动下去。
《外力作用下的振动》 导学案
《外力作用下的振动》导学案一、学习目标1、理解阻尼振动的概念，知道阻尼振动中能量的转化情况。
2、了解受迫振动的概念，知道受迫振动的频率等于驱动力的频率，而跟振动物体的固有频率无关。
3、理解共振的概念，掌握产生共振的条件，知道常见的共振现象及其应用和防止。
二、知识要点（一）阻尼振动1、概念：振幅逐渐减小的振动。
2、原因：由于振动系统受到摩擦和介质阻力等阻尼作用，机械能不断减少，振幅逐渐减小。
3、能量转化：机械能转化为内能。
（二）受迫振动1、概念：物体在周期性驱动力作用下的振动。
2、特点（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）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。
（三）共振1、概念：驱动力的频率接近物体的固有频率时，受迫振动的振幅增大的现象。
2、条件：驱动力的频率等于物体的固有频率。
3、共振曲线：以驱动力频率为横坐标，受迫振动的振幅为纵坐标，描绘出的图象叫共振曲线。
三、典型例题例 1：一个单摆做阻尼振动，下列说法正确的是（）A 振动的能量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解析：阻尼振动中，振动系统的机械能不断减少，振动的能量逐渐转化为其他形式的能，A、D 正确；单摆做阻尼振动时，动能和势能都在不断减少，但后一时刻的动能不一定小于前一时刻的动能，后一时刻的势能也不一定小于前一时刻的势能，B、C 错误。
答案：AD例 2：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：实际的自由振动由于受到阻力作用，振幅会逐渐减小，必然是阻尼振动，A 正确；只有在周期性外力（驱动力）作用下的振动才是受迫振动，B 错误；阻尼振动的振幅越来越小，C 正确；受迫振动稳定后的频率等于驱动力的频率，与自身物理条件无关，D 正确。
知识讲解 外力作用下的振动 基础
外力作用下的振动【学习目标】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。
4．会用单摆测定重力加速度．5．学会用公式法和图像法处理实验数据．【要点梳理】要点一、振动的分类1．振动的分类按振子受力的不同可将振动分为：（1）自由振动（又称固有振动）．回复力是系统内部的相互作用力．弹簧振子的弹力是系统内部的力，单摆的重力的切向分量也是系统内部的力．（2）阻尼振动．系统受到摩擦力或其他阻力．系统克服阻力的作用要消耗机械能．因而振幅减少，最后停下来，阻尼振动的图像如图所示．要点诠释：物体做阻尼振动时，振幅虽不断减小，但振动的频率仍由自身结构特点所决定。
并不会随振幅的减小而变化．例如：用力敲锣，由于锣受到空气的阻尼作用，振幅越来越小，锣声减弱，但音调不变．（3）受迫振动．如系统受到周期性外力的作用，就可以利用外力对系统做功，补偿系统因阻尼作用而损失的能量，使系统持续地振动下去．这种周期性的外力叫驱动力．系统在驱动力作用下的振动叫受迫振动．2．受迫振动的频率系统做受追振动的频率总是等于驱动力的频率，与系统的固有频率无关．3．共振系统做受迫振动时，如果驱动力的频率可以调节，把不同频率的驱动力先后作用于同—个振动系统，其受迫振动的振幅将不同，如图是共振曲线图．驱动力频率f等于系统的固有频率f0时，受迫振动的振幅最大，这种现象叫做共振．要点诠释：驱动力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．要点二、共振的应用与防止1．共振的应用与防止（1）共振的应用：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、共振转速计、共鸣箱、核磁共振仪等．①共振筛：共振筛是利用共振现象制成的．把筛子用四根弹簧支起来，在筛架上安装一个偏心轮，就成了共振筛．偏心轮在发动机的带动下转动时，适当调节偏心轮的转速，可以使筛子受到的驱动力的频率接近筛子的固有频率，筛子发生共振，提高了筛选工作的效率．②共鸣箱：乐器发出的声音也作为驱动力使乐器箱内的空气做受迫振动．当满足共振条件时，箱内空气处于共振状态而有较大的振幅，这种声音的共振现象通常叫做共鸣．各种各样的乐器如小提琴、大提琴、二胡、琵琶……它们都有形状不同、构造各异的共鸣箱，靠箱内空气的共鸣，才发出洪亮、美妙、动听的声音．③在无线电接收技术中用到的电谐振，它是共振的另一种表现形式．（2）共振的防止：由共振曲线可知，在需要防止共振时，要尽量使驱动力的频率和物体振动的固有频率不相等，而且相差越多越好．要点诠释：如：部队过桥时，为避免周期性的驱动力使桥发生共振，应便步走．2．微波炉原理微波炉的微波频率与水分子振动的固有频率2500 MHz非常接近，因此，当微波照射到食物时，微波施加的驱动力使食物中的水分子做受迫振动，并且处于共振状态而剧烈振动，使食物的温度迅速升高．由于这种“加热”方式是从里到外同时发生的，所以比其他煮熟食物的方式更快捷．3．减振原理思路一是给被保护的物体加一层减振的阻尼材料（如泡沫塑料等），使冲击过程的机械能尽可能多地转化为阻尼材料的内能，减轻被保护物体受到的冲击作用．思路二是在物体与外界冲击作用之间安装一个“质量一弹簧”系统，如果该系统的固有周期比外界冲击力的周期大很多，它不会及时地把该冲击力传递给物体，这种延缓的过程实际上对冲击力起到了平均的作用．4．声音的共振现象（共鸣）如：取两个频率相同的音叉A 和B ，相距不远并排放在桌面上，敲击音叉A 的叉股，使它发声，过一会儿用手抓住音叉A 的叉股，可听到没有被敲的音叉B 在发声．说明B 受A 的驱动作用而发生了共振．声音的共振在乐器上应用很广泛，如小提琴、二胡等，通过共振现象，可以增加声强，改善音色．二胡、小提琴等弦乐器主要是由弦的振动带动周围空气振动而发声的． 二胡、小提琴等弦乐器都带有一个“箱子”，这是因为这些“箱子”中都有空气，当弦乐器中的弦振动发声时，对“箱子”中的空气柱有一个周期性的驱动力，使“箱子”中的空气柱也振动起来，改变“箱子”的大小和形状，就会改变空气柱的固有频率，当它的固有频率与驱动力的频率相同时，就会出现声音的共振现象——共鸣，使乐器中原来的声音变得洪亮动听，因此把这个“箱子”叫做共鸣箱．弦乐器的弦一般很细，与周围空气的接触面积很小，即使再强烈的弦振动，也搅动不了多少空气，所以它发出的声音也不会很强，但是，把弦的振动传给共鸣箱后，就能搅动许多空气，这样就把声音放大了．要点诠释：乐器的共鸣箱不仅有放大声音的作用，而且兼有改善音色的作用．如：音箱的固有频率在低音范围，演奏到某些音调时，由于共鸣的作用，发音可以很强，使音色浑厚动听．要点三、利用单摆测定重力加速度1．实验内容 （1）实验目的：利用单摆测定当地的重力加速度，巩固和加深对单摆周期公式的理解． （2）实验原理：单摆在偏角很小时，可看成简谐运动，其固有周期2T =，可得224l g T π=．据此，通过实验方法测出摆长l 和周期T ，即可计算得到当地的重力加速度值．（3）实验器材：铁架台及铁夹，金属小球（最好上面有一个通过球心的小孔），秒表，细线（1 m 左右），刻度尺（最小刻度为m m ）． （4）实验步骤：①让细线穿过球上的小孔，在细线的一端打一个稍大一些的线结，制成一个单摆． ②将铁夹固定在铁架台上端，铁架台放在实验桌边，使铁夹伸出桌面之外，然后把单摆上端固定在铁夹上，使摆球自由下垂．③用刻度尺测量单摆的摆长（摆线静止悬挂时从悬点到球心间的距离）．④把此单摆从平衡位置拉开一个角度，并使这个角不太大，再释放小球．当摆球摆动稳定以后，过最低位置时，用秒表开始计时，测量单摆全振动30次（或50次）的时间，求出1次全振动的时间，即单摆的振动周期．⑤改变摆长，反复测量三次，将算出的周期T 及测得的摆长l 代入公式224lg T π=，求出重力加速度的值，然后求g 的平均值． 2．实验数据的处理（1）平均值法：每改变一次摆长，将相应的l 和T 代入公式224lg Tπ=中，求出g 值，并最后求出g 的平均值．（2）图像法：由2T =，得224T l g π=，作出2T l - 图像，即以2T 为纵轴，以l 为横轴．其斜率24k gπ=，由图像的斜率即可求出重力加速度g ．3．实验注意事项（1）选择材料时应选择细而不易伸长的线，比如用单根尼龙丝、丝线等，长度一般不应短于1m ，小球应选用密度较大的金属球，直径应较小，最好不超过2 cm ．（2）单摆悬线的上端不可随意卷在铁夹的杆上，应夹紧在铁夹中，以免摆动时发生摆线下滑、摆长改变的现象．（3）注意摆动时控制摆线偏离竖直方向不太大，可通过估算振幅的办法掌握． （4）摆球摆动时，要使之保持在同一个竖直平面内，不要形成圆锥摆．（5）计算单摆的振动次数时，应以摆球通过最低位置时开始计时为好，以后摆球应从同一方向通过最低点时计数，要多测几次（如30次或50次）全振动的时间，用取平均值的办法求周期．4．误差的分析（1）本实验系统误差主要来源于单摆模型本身是否符合要求．即：悬点是否固定，是单摆还是复摆．球、线是否符合要求，振动是圆锥摆还是同一竖直平面内的振动以及测量哪段长度作为摆长等等．只要注意了上面这些方面，就可以使系统误差减小到远远小于偶然误差，达到忽略不计的程度．（2）本实验偶然误差主要来自时间（即单摆周期）的测量上．因此，要注意测准时间（周期），要从摆球通过平衡位置开始计时，并采用倒数计时计数的方法，不能多记或漏记振动次数．为了减小偶然误差，进行多次测量后取平均值．（3）本实验中长度（摆线长、摆球的直径）的测量时，读数读到毫米位即可（即使用游标卡尺测摆球直径也只需读到毫米位），时间的测量中，秒表读数的有效数字的末位在“秒”的十分位即可，秒表读数不需要估读．【典型例题】类型一、阻尼振动的理解例1．上端固定的一根细线下面悬挂一摆球，摆球在空气中摆动，摆动的幅度越来越小，对此现象下列说法正确的是（ ）． A ．能量正在消失 B ．摆球机械能守恒C．只有动能和重力势能的相互转化D．总能量守恒，摆球的机械能正在减少，减少的机械能转化为内能【思路点拨】分析小球在摆动中各力的做功情况，则可得出能量的转化情况．【答案】D【解析】根据能量守恒定律可知，能量不会消失，故A错误；由题意可知，摆球的机械能由于阻力做功越来越小，故机械能不再守恒，减小的机械能转化为周围的内能；故D 正确，BC错误。
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。
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《外力作用下的振动》教学设计
达到学以致用的目的。
水到渠成的学习的过程中，体验成功的愉
悦。
教学过程
教
学
环节教师活动学生活动
设计意
图
情境导入3分钟导入：
教师出示PPT并播放新闻视频：
引导学生通过观看“塔科马大桥垮
塌”的视频，引起学生探究现象背
后的秘密的欲望。
PPT出示本节课的学习目标
思考悲剧发生的原因
创设情
境，激
发学生
探究问
题的兴
趣
完成导学一、阻尼振动
【问题一】
1.什么是固有振动？
1.如果系统不受外力的作
用，此时的振动称为固有振
动。
学生阅
课本，
基本可
以完成
案的
自主学习部分5分钟2.什么是固有周期和固有频率？
【问题二】
1.什么是阻尼振动？
2.阻尼振动有什么样的特点？
3.阻尼振动的图像
4、阻尼振动过程中，振动快慢是
否有变化？
2.固有振动的频率（周期），
叫做系统的固有频率（固有
周期）。
系统振动过程中受到阻力
作用，系统克服阻力做功，
消耗机械能，因而振幅减
小，这种振动叫做阻尼振
动。
振动系统受到的阻尼越大，
振幅减小得越快，阻尼过大
时，系统将不能发生振动。
周期和频率不变。
实际的振动一定是阻尼振
动
自主学
习的任
务。
个别学
困生，
小组讨
论过程
也可以
组解决
5、实际的振动都是是阻尼振动吗？
创设情境2分钟思考：怎样才能使受阻力的振动的
物体的振幅不变，而一直振动下去
呢？
二、受迫振动
【问题三】
1.什么是驱动力？
2.什么是受迫振动？
用周期性的外力作用于振
动系统，通过外力对系统做
正功，补偿系统机械能的损
耗，使系统持续地振动下
去。
驱动力（又叫策动力）：
使系统持续振动下去的周
期性外力
物体在驱动力作用下的振
动
由学生
熟悉的
荡秋千
引入驱
动力和
受迫振
动的概
念，顺
理成章
实验二：
1、让其中一个摆球振动起来，你
观察到了什么现象？
2、其余的的摆球做什么运动？
3、所有摆球的振幅都一样吗？什
么样的振幅大？什么样的振幅
小？
4、小球做受迫振动的振幅大小与什么有关系？
4、实验过程中，所有小球的振动
周期（频率）都一样吗？
5、
实验三：转动手柄频率不同，弹簧振
子的振幅有时大有时小
其余的小球也跟着振动起
来
其余摆球都做受迫振动
不同小球振幅有大有小
摆长和驱动力的摆长接近
的振幅大，二者相差较多的
振幅小
有困
难，教
师可以
随堂指
导
分组实
验，可
以锻炼
学生动
手能
力，提
高观察
实验现
象，总
结实验
规律的
受迫振动的振幅和什么有关系？声音最大，频率不同时声音也变大，但是变化不如频率相同时明显
放大音量，同时也可以改善音色
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。
受迫振动的振幅由驱动力频率和物体的固有频率共同决定：两者越接近，受迫振动的振幅越大，两者相差越大,受迫振动的振幅越小。
归纳总结10分三、共振
1、什么叫共振现象？
驱动力频率等于系统
的固有频率时，受迫振
动的系统振幅最大，这
种现象叫做共振.
f驱= f固
引导学
生积极
讨论
防止时：f驱f固
当堂检测3分钟
例题1．两个弹簧振子，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( )
A．甲的振幅较大，振动频率
是100Hz
B．乙的振幅较大，振动频率
是300Hz
C．甲的振幅较大，振动频率
是300Hz
D．乙的振幅较大，振动频率
是400Hz
例题2．研究单摆受迫振动规
律时得到如图所示图象，说确的是
( )
A．其纵坐标为位移
B．其纵坐标为振幅
C．单摆的固有周期为2 s
D．图象的峰值表示共振时的振
幅
驱动力频率和物体的固有
频率越接近，受迫振动的振
幅越大，两者相差越大,受迫
振动的振幅越小，所以乙的
振幅大
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。
所以甲乙的频率都
是300Hz，
正确答案：C
答案：BCD
各小组
口头展
示讨论
结果
例题3．有一根紧的水平绳上挂有5个双线摆，其中b摆摆球质量最大，另4个摆球质量相等，摆长关系为Lc>Lb＝Ld>La>Le，如图所示，现将b摆垂直纸面向里拉开一微小角度，放手后让其振动，经过一段时间，其余各摆均振动起来，达到稳定时( )
A．周期关系为Tc>Td>Ta>Te B．频率关系为fc＝fd＝fa＝fe C．摆幅关系为Ac＝Ad＝Aa＝Ac D．四个摆中，d的振幅最大，且Ae<Aa B球作为驱动力，a c d e 四个小球做受迫振动，其频率都等于驱动力的频率，因此答案B正确
d球的摆长和b球相等，因而振幅最大。
a c 的摆长都比b球的摆长小，且e的摆长比a还要小，因此e球的振幅小于a球的振幅，答案D正确
答案：BD
教学反思：
本节课知识容较简单，受迫振动实验较难操作，以往主要以讲授式为主，容易造成“填鸭”效果，所以本节课主要以学生实验为主，通过实验得出受迫振动的相关规律。
本节课首先通过“塔科马大桥垮塌”的新闻视频创设了物理情景，激发学生探究的欲望，通过亲自动手探究实验，让学生体验学习的过程，培养学生观察实验现象的能力，通过让学生自己思考、总结得出规律，培养学生的思维能力，通过运用规律解释各种共振现象，培养学生理论联系实际，学以致用，让学生体验成功的喜悦。
通过当堂检测，巩固课堂上所学到的知识。
本节课感触最深的是实验较难操作，实验稳定性不强，导致实验时间不好控制，讲课之前已经预留了4分钟的时间调整，实际操作发现学生动手实验占用了大量时间，另外，由各种共振现象中总结出受迫振动的规律对于学生来说有一定困难，学生很难一下子说出来，需要教师在课堂上逐步引导。
本节课设计的各个环节还可以继续改进和调整。
比如：实验三——声音的共鸣，可以直接以视频播放的形式展示给学生，有学生解释现象，这样就可以在实验探究缓解节省一定的时间。
还有，本节课的知识点比较简单，配合课前预习的导学案，可以节奏快一些。
再有，生活中的共振现象环节，学生能够说出的现象，配以视频或者图片展示，效果会更好。
学生不能说出的现象，也可以展示视频或者图片，有学生来解释现象。
当然，这都需要任课教师在课前做大量的准备工作。
总之，要想上好这节课，需要充分了解学生的情况，对于课上可能出现的各种情况，做好充分的准备，最好有较详细地预案。
这样在课堂上才能快速、及时
的处理各种“意外”，提高课堂效率。