受迫振动共振上课教案

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人教版高中物理选修一《受迫振动-共振》教学教案(1)

6.受迫振动共振学习目标：1.[物理观念]知道什么是阻尼振动，什么叫驱动力，什么叫受迫振动． 2.[科学思维]能举出受迫振动的实例，知道受迫振动的频率由驱动力的频率决定． 3.[科学探究]知道什么是共振以及发生共振的条件．☆阅读本节教材第50页问题，并梳理必要知识点．教材第50页问题提示：手掌摩擦盆耳的频率等于盆的固有频率时，盆发生了共振现象，因此会溅起层层水花．一、振动中的能量损失1．固有振动如果振动系统不受外力的作用，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)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)阻尼振动振幅随时间逐渐减小的振动．振动系统受到的阻尼越大，振幅减小得越快，阻尼振动的图像如图所示，振幅越来越小，最后停止振动．二、受迫振动、共振1．受迫振动(1)驱动力：作用于振动系统的周期性的外力．(2)受迫振动：振动系统在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，其振动频率等于驱动力的频率，跟系统的固有频率没有关系．2.共振(1)定义：当驱动力的频率等于振动物体的固有频率时，物体做受迫振动的振幅达到最大值的现象．(2)条件：驱动力频率等于系统的固有频率．(3)特征：共振时受迫振动的振幅最大．(4)共振曲线：如图所示．表示受迫振动的振幅A与驱动力频率f的关系图像，图中f0为振动物体的固有频率．1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)(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．(√)(4)受迫振动的频率等于振动系统的固有频率．(×)(5)驱动力频率越大，振幅越大．(×)2．(多选)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．通过某一位置时，机械能减小D．机械能不守恒，周期不变E．机械能守恒，频率不变BCD[单摆做阻尼振动时，振幅会减小，机械能减小，振动周期不变，故选项B、C、D对，A、E错．]3．(多选)下列振动，不属于受迫振动的是()A．用重锤敲击一下悬吊着的钟后，钟的振动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E．共振筛的振动ACD[受迫振动是指在周期性驱动力作用下的振动，故A、C、D都是自由振动，B、E是受迫振动．]振动中的能量损失情景设置：探究问题：(1)周期性的驱动力会使振子如何振动？(2)撤掉外力后，振子的振动发生怎样的变化？提示：(1)使振子周期性振动．(2)撤去外力后，振子在振动过程中由于克服阻力做功，振动强度逐渐减弱，振幅越来越小．1．固有振动和固有频率如果振动系统不受外力的作用，此时的振动叫作固有振动，其振动频率称为固有频率．系统的固有频率由系统本身的特征决定，与振幅大小无关．2．阻尼振动(1)定义：振幅逐渐减小的振动，叫作阻尼振动．(2)原因：当振动系统受到阻力的作用时，即振动受到了阻尼时，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．其振动图像如图所示．3．对阻尼振动的理解(1)同一简谐运动能量的大小由振幅大小确定．(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，并不会随振幅的减小而变化．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．(4)阻尼振动若在一段不太长的时间内振幅没有明显的减小，可以把它当成简谐运动来处理．4．无阻尼振动(等幅振动)如果振动物体从外界取得能量，恰好能补偿能量损失，这时它的振幅将保持不变，称为无阻尼振动．【例1】(多选)一单摆在空气中振动，振幅逐渐减小，下列说法正确的是() A．单摆的机械能逐渐转化为其他形式的能B．单摆后一时刻的动能一定小于前一时刻的动能C．单摆振幅减小，频率也随着减小D．单摆振幅虽然减小，但其频率不变AD[单摆做阻尼振动，因不断克服空气阻力做功使机械能转化为其他形式的能，但是在振动过程中，动能和势能仍不断相互转化，单摆在从最大位移处向平衡位置运动的过程中，后一时刻的动能大于前一时刻的动能，故选项A正确，选项B错误；做阻尼振动的物体，频率由系统的特征决定，与振幅无关，所以其频率不变，选项C错误，选项D正确．]理解阻尼振动要从两个方面入手：一是从振动能量上来讲，由于阻力做负功，振动物体的机械能逐渐减小，振幅逐渐变小，但由于振动中动能与势能相互转化，不能说下一时刻的动能(或势能)变小；二是从振动周期、频率上看，周期与频率由振动系统本身决定，阻尼振动中周期、频率不变.[跟进训练]1．(多选)如图所示是单摆做阻尼振动的振动图线，下列说法正确的是()A．摆球在M时刻的动能等于N时刻的动能B．摆球在M时刻的势能等于N时刻的势能C．摆球在M时刻的机械能等于N时刻的机械能D．摆球在M时刻的机械能大于N时刻的机械能BD[单摆做阻尼振动，因此摆球机械能不断减少，选项D正确，C错误；由题图又看出M、N两时刻单摆的位移相同，即在同一位置，摆球势能相同，选项B正确；因摆球机械能越来越小，所以摆球在N时刻动能比M时刻动能小，选项A错误．]受迫振动和共振教材第51页图2.6－2，“做一做”答案提示：钩码做受迫振动的频率与驱动力的频率相等，与物体的固有频率无关．图2.6－3“做一做”答案提示：稳定后A、D、G三摆振幅相同且最大，C摆、E 摆振幅最小．情景设置：和尚的心病唐朝洛阳有个和尚喜欢弹拨乐器——磬，奇怪的是，静静的磬经常自鸣自响，无缘无故地发出嗡嗡的声音，磬无故而鸣，使和尚大为惊奇，渐渐由惊而疑，由疑而怯，以为是妖孽作怪，结果忧虑成疾，病倒在床．一天，和尚向前来探望他的朋友诉说了内心的忧虑，正在说话时，寺院里的钟声响了，说来奇怪，磬也发出了嗡嗡的响声．和尚的朋友明白了原因，悄悄用钢锉在磬上锉了几处，从此之后，磬再也不会无故发声了．和尚以为妖怪已被赶走，心事顿消，病也不治而愈．问题：磬为什么会不敲自鸣呢？提示：这是共振引起的一种现象．磬的频率偶然地和钟的频率一样，因此每当钟响时，磬也因共振而发出嗡嗡之声．1．受迫振动系统在驱动力作用下的振动，叫作受迫振动．如收音机喇叭纸盆的振动、钟表的摆动、洗衣机工作时机壳的振动等都是受迫振动．2．受迫振动的周期和频率系统做受迫振动时，振动稳定后的频率等于周期性驱动力的频率，跟系统的固有频率无关．3．共振振动系统做受迫振动时，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，这种现象叫作共振．注意：固有频率是振动系统不受外力作用时的振动频率．4．发生共振的条件驱动力的频率与系统的固有频率相等，即f＝f0.驱5．共振曲线如图所示，共振曲线的横坐标为驱动力的频率f.纵坐标为做受迫振动系统的振幅A.共振曲线直观地反映出驱动力的频率对受迫振动系统振幅的影响，由共振曲线可知，当驱动力的频率与系统的固有频率相等时，受迫振动的振幅最大．6．对共振条件的理解(1)从受力角度来看：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)从功能关系来看：当驱动力的频率越接近物体的固有频率时，驱动力对物体做正功越多，振幅就越大．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，从而振幅达到最大．【例2】(多选)如图所示，一根绷紧的水平绳上挂五个摆，摆球质量均相同，其中A、E摆长均为l，先让A摆振动起来，其他各摆随后也跟着振动起来，则稳定后()A．其他各摆振动周期跟A摆相同B．其他各摆振动的振幅大小相等C．其他各摆振动的振幅大小不同，E摆的振幅最大D．B、C、D三摆振动的振幅大小不同，B摆的振幅最小思路点拨：解答本题关键把握两点：(1)5个单摆中，由A摆摆动从而带动其它4个单摆做受迫振动，则受迫振动的频率等于A摆摆动的频率．(2)做受迫振动的单摆的固有频率等于驱动力的频率时出现共振、振幅最大．ACD[A摆振动后迫使水平绳振动，水平绳又迫使B、C、D、E四摆做受迫振动，由于物体做受迫振动的周期总是等于驱动力的周期，因此B、C、D、E四摆的周期跟A摆相同．驱动力的频率等于A摆的固有频率f A＝1T A＝12πgl，其余四摆的固有频率与驱动力的频率关系：f B＝12πg0.5l≈1.41f A，f C＝12πg1.5l≈0.82f A，f D＝12πg2l≈0.71f A，f E＝12πgl＝f A.可见只有E摆的固有频率与驱动力的频率相等，它发生共振现象，其振幅最大，B、C、D三个摆均不发生共振，振幅各异，其中B摆的固有频率与驱动力的频率相差最大，所以它的振幅最小．]受迫振动与共振的关系受迫振动的周期和频率总等于驱动力的周期和频率，但驱动力的频率越接近物体的固有频率，振动的振幅越大，相等时振幅最大．在处理实际问题时要分清振动的类别，注意区分固有频率、受迫振动的频率和驱动力的频率．[跟进训练]训练角度1受迫振动2．(多选)如图所示，在一条张紧的绳上挂7个摆，摆球质量均相同，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BC[7个摆的摆长不完全相同，固有频率不完全相同，选项A错误；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正确；B、F摆的摆长与A摆相同，发生共振，振幅最大，选项C正确，D错误．] 训练角度2共振现象3．(多选)如图为单摆在两次受迫振动中的共振曲线，则下列说法正确的是()A．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lⅠ∶lⅡ＝25∶4 C．图线Ⅱ若是在地面上完成的，则该摆摆长约为1 mD．若摆长均为1 m，则图线Ⅰ是在地面上完成的ABC[受迫振动的频率与固有频率无关，但当驱动力的频率与物体固有频率相等时，受迫振动的振幅最大，所以，可以根据物体做受迫振动的共振曲线判断出物体的固有频率．根据单摆振动周期公式T＝2πlg，可以得到单摆固有频率为f＝1T＝12πgl，根据图像中f的信息可以推断摆长或重力加速度的变化情况．图像中振幅最大处对应频率应与该单摆的固有频率相等，从图像上可以看出，固有频率fⅠ＝0.2 Hz，fⅡ＝0.5 Hz.当单摆在月球和地球上分别做受迫振动且摆长相等时，根据公式f ＝1T＝12πgl可知，g越大，f也越大，所以gⅡ＞gⅠ，又因为g地＞g月，可以推知图线Ⅰ表示月球上单摆的共振曲线，所以A正确；若两次受迫振动在地球上同一地点进行，g相同，摆长长的f小，且有fⅠfⅡ＝0.20.5＝lⅡlⅠ.所以lⅠ∶lⅡ＝25∶4，B正确；由地面上的受迫振动共振图线，可知fⅡ＝12πglⅡ＝0.5 Hz，g＝9.8 m/s2，可以计算出lⅡ＝1 m，所以C正确，D错误．]简谐运动、阻尼振动、受迫振动及共振的比较比较项目振动类型简谐运动阻尼振动受迫振动共振受力情况不受阻力作用受到阻力作用受阻力和驱动力作用受阻力和驱动力作用，且T驱＝T固振幅振幅不变振幅会越来越小稳定后振幅不变振幅最大振动周期或频率由振动系统本身决定，即固有周期或固有频率由振动系统本身决定，即固有周期或固有频率由驱动力周期或频率决定，即T＝T驱或f＝f驱T驱＝T固或f驱＝f固振动图像形状不确定形状不确定振动能量振动物体的机械能不变振动物体的机械能减少由产生驱动力的物体提供振动物体获得的能量最大实例弹簧振子的振动用锤敲锣，发出响亮的锣声，但锣声越来越弱，钟摆的摆动共振筛、共振转速计等锣面的振幅越来越小，但音调不变【例3】如图所示为一单摆的共振曲线，该单摆的摆长约为多少？共振时单摆的振幅是多大？共振时摆球的最大速度和摆球振动的最大加速度各为多少？(g 取10 m/s 2，π2＝10)思路点拨：共振时，振幅最大，此时驱动力的频率等于固有频率． [解析] 由共振曲线可知，单摆的固有频率f ＝0.5 Hz ，因为f ＝12πgl ，所以l ＝g4π2f 2，代入数据解得l ＝1 m. 由共振曲线可知，单摆发生共振时，振幅为A max ＝8 cm.设单摆的最大偏角为θ，摆球所能达到的最大高度为h ，由机械能守恒定律得12m v 2max ＝mgh ，又h ＝l (1－cos θ)，当θ很小时，1－cos θ＝2sin 2θ2＝A 2max2l2，解得v max ＝A max l gl ＝0.25 m/s. 摆球在最大位移处加速度最大，有mg sin θ＝ma max ，即a max ＝g sin θ＝g A maxl ，代入数据解得a max ＝0.8 m/s 2.[答案] 1 m 8 cm 0.25 m/s 0.8 m/s 2 [跟进训练]4．物体做受迫振动，驱动力的频率小于物体的固有频率，则当驱动力的频率逐渐增大的过程中，物体的振幅将( )A ．增大B ．减小C ．先增大后减小D ．先减小后增大C [当驱动力的频率f 等于物体的固有频率f 0时，系统发生共振，振幅最大，当f ＜f 0时，随f 的增大，振幅增大，当f ＞f 0时，随f 的增大，振幅减小，如图所示．由于驱动力的频率小于物体的固有频率，因此当驱动力的频率增大时，物体的振幅先增大后减小．选项C正确．]1．物理观念：阻尼振动、受迫振动、共振、驱动力．2．科学思维：利用共振曲线理解共振．3．科学探究：利用弹簧振子探究共振的条件．1．(多选)单摆在振动过程中，摆动幅度越来越小，这是因为()A．单摆做的是阻尼振动B．能量正在逐渐消灭C．动能正在转化为势能D．总能量守恒，减少的机械能转化为内能AD[能量不能被消灭，只能发生转化或转移，故B错误；单摆在运动中由于受到空气阻力，要克服空气阻力做功，机械能逐渐减小，转化为内能，由能量守恒定律可知，总能量是守恒的，故C错误，A、D正确．]2．(多选)如图所示为受迫振动的演示装置，当单摆A振动起来后，通过水平悬绳迫使单摆B、C振动，则下列说法正确的是()A．只有A、C摆振动周期相等B．A摆的振幅比B摆的小C．B摆的振幅比C摆的小D．B、C两摆振动时的振幅与其摆长有关，而周期与摆长无关CD[当单摆A振动起来后，单摆B与C做受迫振动，做受迫振动的物体的周期(或频率)等于驱动力的周期(或频率)，选项A错误；当物体的固有频率等于驱动力的频率时，发生共振现象，选项B错误，选项C、D正确．]3．(多选)一台洗衣机的脱水桶正常工作时非常平衡，当切断电源后，发现洗衣机先是振动越来越剧烈，然后振动逐渐减弱，下列说法中正确的是() A．正常工作时洗衣机做的是受迫振动B．正常工作时，洗衣机脱水桶运转的频率比洗衣机的固有频率大C．正常工作时，洗衣机脱水桶运转的频率比洗衣机的固有频率小D．当洗衣机振动最剧烈时，脱水桶的运转频率恰好等于洗衣机的固有频率ABD[切断电源后，脱水桶的转速越来越小，即脱水桶的运转频率越来越小，由题意可知，当洗衣机脱水桶正常工作时，非常稳定，即正常工作时的频率大于洗衣机的固有频率，A、B选项正确，C选项错误；当振动最剧烈时，洗衣机发生了共振，即脱水桶运转频率等于洗衣机的固有频率，D选项正确．]4．(多选)如图所示，把两个弹簧振子悬挂在同一支架上，已知甲弹簧振子的固有频率为9 Hz，乙弹簧振子的固有频率为72 Hz，当支架在受到竖直方向且频率为9 Hz 的驱动力作用做受迫振动时，则两个弹簧振子的振动情况是()A．甲的振幅较大B．甲的振动频率为9 HzC．乙的振幅较大D．乙的振动频率为9 HzABD[根据受迫振动发生共振的条件可知甲的振幅较大，又因为做受迫振动的物体的频率等于驱动力的频率，所以选项A、B、D正确．]5．[思维拓展]如图所示，一个竖直圆盘转动时，固定在圆盘上的小圆柱带动一个T 形支架在竖直方向振动，T形支架的下面系着一个由弹簧和小球组成的振动系统，小球浸没在水中．当圆盘静止时，让小球在水中振动，其阻尼振动的频率约为3 Hz.现使圆盘以4 s的周期匀速转动，经过一段时间后，小球振动达到稳定．问题：小球稳定后它振动的频率是多少？[解析]当圆盘转动时，通过小圆柱带动T形支架上下振动，T形支架又通过弹簧给小球一周期性的作用力使其做受迫振动，所以小球振动的频率应等于驱动力的频率，即T形支架的振动频率，而T形支架的频率又等于圆盘转动的频率，故小球振动的频率f＝1T＝14Hz＝0.25 Hz.[答案]0.25 Hz。

受迫振动、共振教案

受迫振动及共振一、教学目标：1、知道什么是受迫振动，明白受迫振动的频率等于驱动力的频率。

2、掌握什么是共振以及发生共振的条件。

3、通过受迫振动的实例介绍，提高联系实际问题的能力4、了解共振的应用和防止的实例，提高联系和解决实际问题的能力。

二、教学重点、难点分析：1、重点：受迫振动的概念；共振的概念及产生共振的条件。

2、难点：受迫振动的频率由驱动力的频率决定；当f驱=f固时，物体受迫振动的振幅最大。

3、解决方法：通过演示实验，引导学生观察、分析，将学生思维逐步引向共振发生的原因，从而帮助学生克服并理解本课的重难点。

三、教学方法：实验观察、讲授、ppt、板书四、教学过程：(一)提问引入新课：（3分钟）问：上节课我们学习了阻尼振动，怎样才能使受阻力的振动物体的振幅不变，而一直振动下去呢？引导学生答出，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。

指出：这种振幅不变的振动叫无阻尼振动。

问：无阻尼振动是否是无阻力振动？引导学生认识到无阻尼和无阻力有不同的含义。

举几个无阻尼振动的例子，例如电铃响的时候，铃锤是做无阻尼振动。

电磁打点计时器工作时，打点针是做无阻尼振动。

挂钟的摆是做无阻尼振动。

无阻尼振动的共同特点是：工作时振动物体不断地受到周期性变化外力的作用。

（二）新课教学：一、受迫振动：（10分钟）物体在周期性外力作用下的振动叫受迫振动。

这种周期性的外力叫驱动力。

（强调：周期性）再让学生举几个受迫振动的例子：例如扬声器纸盆的运动，电话耳机中膜片的运动等都是受迫振动。

问：受迫振动的频率跟什么有关呢？让学生注意观察演示(图3)--用ppt演示。

用不同的转速匀速地转动把手，可以发现，开始振子的运动情况比较复杂，但达到稳定后，振子的运动就比较稳定，可以明显地观察到受迫振动的周期等于驱动力的周期。

这样就可以得到物体做受迫振动的频率等于驱动力的频率，而跟振子的固有频率无关。

二、共振：（5分钟）演示摆的共振(装置如图4)--视频播放来实验。

1.4受迫振动与共振-沪科教版选修3-4教案

1.4 受迫振动与共振-沪科教版选修3-4教案一、教学目标1.了解受迫振动的基本概念和特点；2.熟悉受迫振动的运动方程和解法；3.了解什么是共振现象以及其产生的原因；4.掌握共振现象的基本特点和影响因素。

二、教学重难点1.受迫振动的运动方程和解法；2.共振现象的特征和影响因素；3.共振现象对实际生活中的影响。

三、教学过程1. 受迫振动的基本概念和特点•引入：回顾简谐振动的概念，简述简谐振动的特点；•定义：引入受迫振动的概念，讲解受迫振动的定义和特点；•示例：演示受迫振动的模型，让学生理解受迫振动的本质；•运动方程：引入受迫振动的运动方程，解释其物理意义。

2. 受迫振动的运动方程和解法•模型分析：通过典型的例子，引导学生对受迫振动的模型进行分析；•转化：将复杂的受迫振动转化为简谐振动问题；•解法：介绍受迫振动求解的方法，包括用欧拉公式，用共轭法和用特解法；•实践：通过练习题，让学生掌握受迫振动的解法。

3. 共振现象的特征和影响因素•引入：补充学生对共振现象的已知识，让其体会共振现象的重要性；•定义：介绍共振现象的定义和特征，包括振幅增大、能量转移和频率匹配等；•原因：分析产生共振现象的物理原因，包括自然频率和外力频率的匹配；•影响：讲解共振现象对物体的影响、防止措施、利用共振现象的应用。

四、教学反思本节课主要讲解了受迫振动和共振现象，重点在于让学生掌握受迫振动的运动方程和解法，以及共振现象的特征和影响因素。

在教学过程中，采用了多种教学方法，如讲解、演示、练习等，以增强学生的学习体验和吸引他们的注意力。

在教学实践中，我们应该注意以下几点：1.教师要精通相关知识，充分掌握讲义和教案，以便讲解更为生动和易懂；2.学生要积极参与，认真听讲和思考，尤其是对于重点难点内容；3.课堂形式要灵活多样，如小组讨论、课堂互动等，以真正达到教学目的。

受迫振动共振教案

受迫振动共振教案受迫振动共振教案一、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，知道共振的应用和防止的实例.二、教学重点、难点分析1．理解受迫振动的频率等于驱动力的频率。

2．掌握共振的条件及其应用。

三、教具：受迫振动演示器，共振演示器，两个频率相等的音叉四、教学方法：验观察、讲授五、教学过程（－）引入新课上节课讲了阻尼振动，在外力使弹簧振子的小球和单摆的摆球偏离平衡位置后，它们就在系统内部的弹力或重力作用下振动起来，不再需要外力的推动，这种振动叫做自由振动，由于阻力不可避免，这样的振动最终都会停下来。

那么我们有无使它们振幅不减小的办法呢？（提问）那就是给系统不断补充能量，即给系统一个周期性的外力，使该外力对系统做功来不断补充系统所损失的能量，使其不断振动下去，这种振动叫受迫振动，这就是本节课我们要研究的内容。

【板书】七受迫振动共振（二）进行新课【演示1】受迫振动：课本图9－29所示装置中弹簧下面悬挂着重物，放手后让它振动，由于阻尼作用，重物很快停止振动，如果不断地转动摇把，即用周期性的外力作用于振动的物体，重物就会不断地振动，这就是受迫振动。

【板书】1、受迫振动（1）驱动力：维持受迫振动的周期性外力叫做驱动力。

（2）受迫振动：物体在外界驱动力作用下的振动叫做受迫振动。

提问：“请同学们举出你所知道的受迫振动的例子。

”学生举例：跳水运动员在跳板上行走时跳板所发生的振动；机器工作时机器底座所发生的振动，都是由于受到外界驱动力作用下所做的受迫振动。

那么做受迫振动的物体在振动时的频率由什么决定呢？请同学们进一步观察实验。

（以日常生活中的实例激发学生的学习兴趣，【演示2】受迫振动把重物提到某一高度，放手后让它做自由振动，记住它的振动频率（或周期），这个频率是系统的固有频率，然后以各种不同速度转动摇把，振子做受迫振动的周期也随之改变，转速大，振子振动的频率也随之增大，由此得出结论。

人教版高中物理选择性必修第一册《受迫振动共振》教案及教学反思

人教版高中物理选择性必修第一册《受迫振动共振》教案及教学反思一、教学目标1.知识与能力目标1.了解受迫振动、共振的概念；2.掌握共振频率的计算方法；3.能够分析共振的原理、机制及现象；4.培养学生运用物理原理解决实际问题的能力。

2.过程与方法目标1.能够引导学生自主探究、合作学习；2.能够利用图像分析法、实验模拟、问题导向等多种教学方法，培养学生的自学能力和创新能力；3.能够运用多种评价方式，全面评价学生的认识水平和能力水平。

二、教学内容1.受迫振动概念受迫振动指周期性外力作用下，物体在其自由振动的基础上进行的振动。

其周期为外力的周期，振幅由自由振动的振幅和外力的强弱决定。

2.共振现象当外力的周期与物体的自由振动周期相同，外力对物体的影响将得到最大化的体现，这种现象称为共振现象。

3.共振频率的计算方法共振频率计算公式为f = nf0，其中f是共振频率，f0是物体自由振动的固有频率，n为正整数。

4.共振的原理、机制及现象共振的原理是外力的周期与物体的自由振动周期相等。

其机制是外力对物体进行周期性加力使其振幅逐渐增大，直到达到最大振幅。

共振现象在很多领域都有广泛的应用，如振荡器、电磁波共振、共振吸收等。

三、教学方法1.合作探究法引导学生自主思考，自主探究，体验物理现象，拓宽知识面。

2.实验教学法通过实验，让学生切身感受受迫振动、共振的原理和现象。

同时，能够培养学生的观察能力、操作能力和实验设计能力。

3.图像分析法通过图像的分析计算，让学生了解共振频率的计算方法和共振现象的形成。

四、教学反思在授课过程中，我采用了多种教学方法，如合作探究法、实验教学法和图像分析法等，通过多种渠道讲解和体验，让学生深刻理解了受迫振动、共振的概念、原理、机制和现象。

同时，还培养了学生合作分析、实验设计等能力。

然而，教学过程中也存在不足之处。

首先，教学时间较紧，课堂内容较多，学生容易出现分散注意力的情况，影响了一些学生的学习效果。

(教案)受迫振动共振人教版高中选择性必修第一册

受迫振动共振【教学目标】一、知识与技能1．知道什么是阻尼振动,阻尼振动的图像的特点。

2．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。

3．知道什么是共振以及发生共振的条件。

能够解释共振的应用和防止的实例。

二、过程与方法1．设置问题启发学生的思考,让学生掌握解决问题的思维方法。

2．探究和验证过程中掌握观察、总结、用数学处理物理问题的方法。

3．经历科学规律探究的过程、认识探究的意义、尝试探究的方法、培养探究的能力。

三、情感态度与价值观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。

【教学重点】受迫振动时其频率跟驱动力频率的关系,共振。

【教学难点】受迫振动时其频率跟驱动力频率的关系。

【教学过程】一、新课导入教师引导学生通过观看“塔科马大桥垮塌”和歌手唱歌震碎玻璃杯视频,引起学生探究现象背后的秘密的欲望。

秘密需要我们用所学的知识来揭开,我们已经学过简谐振动的两种模型。

二、新课教学做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,此时的振动叫做固有振动,其振动频率称为固有频率。

我们知道系统的固有频率由系统本身的特征决定,与振幅的大小无关。

简谐振动是理想化的运动,不考虑阻力,机械能守恒。

但实际上所有的振动都会受到阻力,我们荡秋千时会发生什么现象?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。

（一）阻尼振动1．振幅随时间逐渐减小的振动叫阻尼振动。

同学们能不能参照用砂摆作简谐振动图像的实验,画出阻尼振动的振动图像?2．阻尼振动的x-t图象我们用传感器做出弹簧振子的阻尼振动图像,请与自己的图像比较并总结图像特点:根据图象我们可以看出阻尼振动的特点是什么?阻尼振动特点:①振幅减小,表示机械能减小；②最终会停止振动。

《主题四第二节受迫振动共振》教学设计教学反思

《受迫振动共振》教学设计方案（第一课时）一、教学目标1. 理解受迫振动的基本概念和共振现象。

2. 掌握共振的性质和影响因素。

3. 能够应用共振原理解决实际问题。

二、教学重难点1. 教学重点：受迫振动的基本概念，共振现象的观察和实验。

2. 教学难点：理解共振的性质和影响因素，应用共振原理解决实际问题。

三、教学准备1. 准备教学用具：受迫振动演示器、共振实验器材、黑板、白板、笔。

2. 准备教材和参考书籍：包括《中职物理教程》、《共振现象及其应用》等。

3. 安排实验时间，进行实验前讲解和指导。

4. 制作PPT课件，用于辅助教学。

四、教学过程：1. 引入课题（1）让学生回忆共振现象在生活中的应用，如钟摆、乐器等。

（2）介绍受迫振动和共振的概念，并解释其原理。

（3）通过图片或视频展示受迫振动和共振的现象，让学生直观感受。

2. 实验探究（1）进行单摆受迫振动实验，观察单摆的振动特性，探究共振条件。

（2）进行共振危害实验，让学生了解共振的危害及其预防措施。

（3）让学生自己动手进行受迫振动实验，加深对概念的理解。

3. 课堂讨论（1）让学生讨论生活中常见的受迫振动和共振现象，并分析其原理。

（2）引导学生思考如何利用共振原理提高机械效率、增强机械的稳定性等实际问题。

4. 总结与延伸（1）总结本节课的主要内容，强调共振现象的原理及应用。

（2）鼓励学生继续探究受迫振动和共振的其它应用，并延伸到其他物理领域。

（3）布置相关作业，要求学生进一步探究受迫振动和共振现象。

通过对受迫振动和共振现象的探究，可以使学生更好地理解振动的基本原理，同时也能培养他们的实验技能和科学探究能力。

可以布置一些实验任务，例如设计实验方案，进行受迫振动和共振的实验操作，记录实验数据，分析实验结果等。

通过这样的探究活动，学生不仅可以更深入地理解振动的基本原理，还可以培养他们的实验技能和科学探究能力，为今后的学习和工作打下坚实的基础。

此外，还可以引导学生思考受迫振动和共振现象在日常生活中的应用，如乐器演奏、建筑结构、交通工具等领域的振动问题。

6受迫振动共振-人教版高中物理选择性必修第一册(2019版)教案

6 受迫振动共振-人教版高中物理选择性必修第一册（2019版）教案一、教学目标1.掌握受迫振动的概念和特征。

2.理解共振的概念和产生条件。

3.能够利用共振原理分析和解决与实际生活和工作相关的问题。

4.培养学生的动手实践和创新思维能力。

二、教学内容1.受迫振动的概念和特征。

–什么是受迫振动及其特征。

–受迫振动的周期和频率。

–受迫振动的相位差。

2.共振的概念和产生条件。

–什么是共振及其特征。

–共振的产生条件。

–共振的危害和防范措施。

3.共振原理的应用。

–共振放大器。

–共振天线。

–共振吸波器。

–共振匹配器。

三、教学重点与难点重点1.探究受迫振动的产生机理和特征。

2.分析共振现象的产生条件和危害。

难点1.理解共振原理并能够应用于实际问题。

四、教学方法1.课堂讲授2.实验演示3.讨论研究五、教学步骤步骤1：导入通过对现象的观察和思考，引出受迫振动的概念和产生条件，使学生主动思考和参与课堂。

步骤2：讲授1.受迫振动的概念和特征–受迫振动的定义–受迫振动的周期和频率–受迫振动的相位差2.共振的概念和产生条件–共振的定义–共振模型的概述–共振的影响因素–共振的产生条件–共振的危害和防范措施3.共振原理的应用–共振放大器–共振天线–共振吸波器–共振匹配器步骤3：实验演示进行相关实验演示，加深理解和掌握。

步骤4：讲评对学生的实验结果进行讲评，提高学生的实验分析能力和实验创新能力，培养学生的实践动手能力。

步骤5：讨论开展学生讨论，要求学生结合自己的生活和学习实际，分析共振现象并给出建议。

步骤6：总结对本节课所学知识进行总结，重点概括受迫振动和共振的概念和特征，以及共振原理的应用。

六、教学评估方法1.课堂测试2.课后作业3.实验报告七、教学资源•人教版高中物理选择性必修第一册（2019版）•实验器材：共振模型八、教学安排教学时间：两课时九、教学反思本节课主要通过讲解、实验和讨论等多种形式，加深学生对受迫振动和共振现象的认识和理解，并能将其应用到实际问题中解决问题。

受迫振动和共振教学设计

2.6 《受迫振动、共振》教学设计学习目标1．阻尼振动和阻尼振动中能量转化2．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。

重点难点驱动力频率和固有频率的理解；共振的条件自主阅读一、固有振动和阻尼振动1.固有振动:简谐运动的周期或频率与无关,仅由系统自身的性质决定,我们把这种振动称为固有振动。

2.固有频率:物体固有振动时的频率仅有系统自身的性质决定,称固有频率。

3.阻尼振动:振幅随时间逐渐的振动。

二、受迫振动和共振1.受迫振动:振动系统在(周期性的外力)作用下的振动。

2.受迫振动的频率物体做受迫振动达到稳定后,物体振动的频率等于__________的频率,与物体的固有频率。

3.共振:当驱动力的频率固有频率时,物体做受迫振动的达到值的现象。

4.产生共振的条件驱动力频率振动系统的固有频率。

自我检测1.正误判断(1)阻尼振动是机械能不断减小的振动,它一定不是简谐运动。

()(2)单摆的振幅越来越小,是因为其能量在不断消失。

()(3)在外力作用下的振动就是受迫振动。

()2.(多选)下列关于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比较简谐运动、阻尼振动和受迫振动、情境探究“余音绕梁,三日不绝。

”形容歌声或音乐的优美,耐人寻味。

但在日常生活中,当弹奏结束后,乐声会越来越弱,并最终消失,这是为什么呢?要点提示:由于乐声受到空气的阻尼作用,振幅越来越小,因此乐声也就越来越弱了。

知识归纳特别提醒阻尼振动中振幅虽逐渐减小,但振动频率不会变化,此频率称为固有频率,由振动系统决定。

高三物理上册《受迫运动共振现象》教案、教学设计

（2）利用动画、实验等教学资源，形象地展示受迫运动共振现象，帮助学生建立直观的认识。
（3）通过问题驱动的教学方法，引导学生自主探究、合作学习，发现受迫运动共振现象的规律。
2.针对难点内容，采用以下教学策略：
（1）结合数学知识，逐步引导学生理解受迫运动共振现象的数学表达式及其物理意义。
（2）组织学生进行分组讨论，鼓励他们发表观点，相互解答疑问，共同突破难点。
3.设计课堂讨论环节，鼓励学生发表自己的观点，学会倾听、分析和评价他人的意见，提高沟通与交流能力。
4.结合生活实例，让学生将所学知识与实际应用相结合，培养他们学以致用的能力。
（三）情感态度与价值观
1.培养学生对物理学科的热爱，激发他们探索自然现象的好奇心，树立科学精神。
2.引导学生认识到受迫运动共振现象在实际生活中的重要性，增强他们的社会责任感和使命感。
（3）开展实验操作与数据分析，让学生在实践中掌握受迫运动共振现象的原理，提高实验操作技能。
3.教学过程设计：
（1）导入：通过一个简单的共振实验，引发学生对受迫运动共振现象的好奇向，引导学生学习受迫运动共振现象的基本概念、条件、特点等，结合实验和动画资源，帮助学生理解难点。
3.培养学生严谨求实的学术态度，敢于质疑、勇于探索的精神，提高他们的创新意识。
4.通过合作学习，培养学生的团队协作精神，学会尊重他人，形成良好的人际关系。
二、学情分析
针对高三物理上册《受迫运动共振现象》这一章节，学情分析如下：学生在前期学习过程中，已经掌握了简谐运动、牛顿运动定律等基础知识，具备了一定的物理素养。在此基础上，他们对受迫运动共振现象的学习具备了一定的理论基础。然而，由于受迫运动共振现象涉及到较为复杂的物理原理和数学表达式，学生在理解上可能存在一定难度。

《主题四第二节受迫振动共振》教学设计

《受迫振动共振》教学设计方案（第一课时）一、教学目标1. 掌握受迫震动的基本观点和共振原理。

2. 能够理解并诠释共振现象在生活和工程中的应用及风险。

3. 培养学生的观察能力、分析问题和解决问题的能力。

二、教学重难点1. 教学重点：受迫震动的基本观点，共振现象的观察和实验。

2. 教学难点：理解共振原理，能够分析具体的共振现象。

三、教学准备1. 准备教学视频、图片和相关实验器械。

2. 设计教室讨论问题和案例。

3. 提前安置学生预习相关内容，准备参与教室讨论。

4. 制作PPT，设计教学流程。

四、教学过程：1. 引入课题(1)什么是共振？(2)共振现象在生产、生活和科学实验中有哪些应用？(3)让学生通过观察演示实验感受共振现象，认识共振风险，引导学生寻求解决或避免共振风险的方法。

(4)关于共振，我们还知道些什么？了解物理史实，拓展学生的知识面。

(设计意图：激发学生的求知欲和学习兴趣)2. 讲解共振理论(1)共振产生的条件：驱动力的频率靠近物体震动系统的固有频率。

(2)共振的风险及避免共振的方法。

(3)共振现象的应用：利用共振现象可制造震动器、共振筛等。

(4)共振理论的应用：交流发电机、控制发电机的震动等。

(设计意图：使学生从感性认识提升到理性认识，并拓展知识面)3. 探究实验实验一：受迫震动实验探究。

(1)介绍实验器械：音叉、尺子、线圈、塑料尺、橡皮筋等。

(2)演示实验操作方法：使音叉的震动带动与它相连的线圈及塑料尺做受迫震动。

(3)学生分组实验，探究受迫震动。

(4)学生汇报实验现象及结论。

实验二：共振风险的探究实验。

(1)介绍实验器械：音叉和橡皮筋。

(2)演示实验操作方法：用橡皮筋弹动有固定频率的音叉，观察音叉的振幅变化。

(3)学生分组实验，探究共振风险。

(4)学生汇报实验现象及结论。

(设计意图：通过探究实验，使学生更好地理解共振现象及其风险和避免方法)4. 教室小结请学生回顾本节课的主要内容，教师进行补充和总结。

第6节受迫振动共振教学设计

第6节受迫振动共振[学习目标]1．知道阻尼振动和阻尼振动能量的转化情况．2．知道什么是受迫振动及产生条件，掌握物体做受迫振动的特点．(重点) 3．知道共振现象，掌握产生共振的条件，知道常见的共振的应用和危害．(重点、难点)知识点1振动中的能量损失1．固有振动振动系统在不受外力作用下的振动．2．固有频率固有振动的频率．3．阻尼振动振幅随时间逐渐减小的振动．4．对阻尼振动的理解(1)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．(2)阻尼振动若在一段不太长的时间内振幅没有明显的减小，可以把它当作简谐运动来处理．[判一判]1．(1)阻尼振动是机械能不断减小的振动，它一定不是简谐运动．()(2)固有振动一定是简谐运动．()(3)单摆的振幅越来越小，是因为其能量在不断消失．()提示：(1)√(2)×(3)×[想一想]1．阻尼振动的振幅在减小的过程中，频率是否随着减小？2．若物体所做的振动是等幅振动，此物体一定是无阻尼振动吗？提示：1.阻尼振动的振动频率保持不变．2．不一定．区分阻尼与无阻尼的条件是分析振子受不受阻力，而不是看振幅，若受阻力作用同时也有外力给系统做功补充能量时，也能保证振动物体做等幅振动．知识点2受迫振动1．驱动力作用于振动系统的周期性外力．2．受迫振动系统在驱动力作用下的振动叫受迫振动．3．受迫振动的频率做受迫振动的系统振动稳定后，其振动频率等于驱动力的频率，与系统的固有频率无关．[判一判]2．(1)在外力作用下的振动就是受迫振动．()(2)受迫振动的频率与振动系统的固有频率无关．()(3)驱动力频率越大，振幅越大．()提示：(1)×(2)√(3)×知识点3共振现象及其应用1．条件驱动力频率等于系统的固有频率．2．特征共振时受迫振动的振幅最大．3．共振的应用与防止(1)共振的应用①采用方法：在应用共振时，驱动力频率接近或等于振动系统的固有频率．②实例：转速计、共振筛．(2)共振的防止①采用方法：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．②实例：部队过桥时用便步；火车过桥时减速；轮船航行时，改变航向或航速．目的都是驱动力的频率远离物体的固有频率．[想一想]3．(1)用扁担挑水前进时，有时桶里的水会荡得厉害，并从桶中溅出来，这是为什么？(2)洗衣机启动和停止时，随着电机转速的变化，有时洗衣机会振动得很厉害，这是什么原因？提示：(1)人挑水时，通过扁担对水桶施加周期性的驱动力，当驱动力的频率等于桶里水的固有频率时，水发生共振，水的动荡就越来越厉害，就会从桶中溅出来．(2)当洗衣机电机转动的频率等于洗衣机的固有频率时，发生了共振现象，这时洗衣机振动得很厉害．1．(阻尼振动)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，频率减小解析：选B.单摆做阻尼振动，其振幅越来越小，周期为T＝2πlg，与是否有阻尼无关，则周期不变，故A错误，B正确；单摆做阻尼振动过程中，振幅逐渐减小，振动的能量也在减少，即机械能不守恒，通过某一位置的机械能越来越小，由于周期不变，则频率不变，故C、D错误．2．(受迫振动)(多选)蜘蛛会根据丝网的振动情况感知是否有昆虫“落网”，若丝网的固有频率为200 Hz，下列说法正确的是()A．“落网”昆虫翅膀振动的频率越大，丝网的振幅越大B．当“落网”昆虫翅膀振动的频率低于200 Hz时，丝网不振动C．当“落网”昆虫翅膀振动的周期为0.005 s时，丝网的振幅最大D．昆虫“落网”时，丝网振动的频率由“落网”昆虫翅膀振动的频率决定解析：选CD.根据共振的条件可知，系统的固有频率等于驱动力的频率时，系统达到共振，振幅达最大，故A错误；当“落网”昆虫翅膀振动的频率低于200 Hz时，丝网仍然振动，故B错误；当“落网”昆虫翅膀振动的周期为0.005s 时，其频率f＝1T＝200 Hz，与丝网的固有频率相等，所以丝网的振幅最大，故C正确；受迫振动的频率等于驱动力的频率，所以昆虫“落网”时，丝网振动的频率由“落网”昆虫翅膀振动的频率决定，故D正确．3．(共振的理解和应用)如图所示，在一根张紧的水平绳上挂有5个单摆，其中b摆球质量最大，其余4个摆球质量相等，摆长关系为L c>L b＝L d>L a>L e，现将b摆垂直于纸面向里拉开一微小角度后释放，经过一段时间后，其余各摆均振动起来并达到稳定时的情况是()A．4个单摆的周期T c>T d>T a>T eB．4个单摆的频率f c＝f d＝f a＝f eC．4个单摆的振幅A c＝A d＝A a＝A eD．4个单摆中c摆的振幅最大解析：选B.b摆垂直于纸面向里拉开一微小角度后释放，使得其他4个单摆都做受迫振动，受迫振动的频率等于驱动力的频率，所以4个单摆频率相同，周期也一样，所以A错误，B正确；当驱动力的频率接近物体的固有频率时，振幅最大，即达到共振．根据T＝2π lg知，d摆长与b摆长相等，则驱动力的周期等于d摆的固有周期，发生共振，所以d摆振幅最大，C、D错误．4．(共振)在飞机的发展史中有一个阶段，飞机上天后不久，飞机的机翼很快就抖动起来，而且越抖越厉害，后来人们经过了艰苦的探索，利用在飞机机翼前缘处装置一个配重杆的方法，解决了这一问题．在飞机机翼前装置配重杆的主要目的是()A．加大飞机的惯性B．使机体更加平衡C．使机翼更加牢固D．改变机翼的固有频率解析：选 D.当驱动力的频率与物体的固有频率相等时，发生共振，振幅最大，因此要减弱机翼的振动，必须改变机翼的固有频率，D正确．探究一阻尼振动和简谐振动的比较阻尼振动简谐振动产生条件受到阻力作用不受阻力作用振幅越来越小不变频率不变不变能量减少不变振动图像实例用锤敲锣，锣面的振动弹簧振子的振动【例1】(多选)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[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，A、D正确；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)，B、C错误．[答案]AD[针对训练1]单摆在振动过程中，摆动幅度越来越小，这是因为()A．能量正在逐渐消灭B．动能正在转化为势能C．机械能守恒D．总能量守恒，减少的机械能转化为内能解析：选D.能量不能被消灭，只能发生转化或转移，故A错误；单摆在运动中由于受到空气阻力，要克服空气阻力做功，机械能逐渐减小，转化为内能，由能量守恒定律可知，总能量是守恒的，故B、C错误，D正确．探究二受迫振动和共振【问题导引】1．要应用共振，需要采取什么措施？2．要防止共振，需要采取什么措施？提示：1.尽量使驱动力的频率接近固有频率．2．尽量使驱动力的频率与固有频率间的差距增大．1．三种常见的振动(1)固有振动：回复力是系统内部的相互作用力．(2)阻尼振动：物体做阻尼振动时，振子受阻力作用，振幅不断减小，但振动的频率仍由自身结构特点决定，并不会随振幅的减小而变化．(3)受迫振动：系统受到周期性外力的作用，系统在驱动力的作用下的振动．2．共振曲线的理解和应用受迫振动的振幅与驱动力频率的关系如图所示．(1)两坐标轴的意义纵轴：受迫振动的振幅；横轴：驱动力频率．(2)f0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；f与f0相差越大，振幅越小．(4)结论：驱动力的频率f越接近振动系统的固有频率f0，受迫振动的振幅越大，反之振幅越小．【例2】如图所示，在曲轴上悬挂一个弹簧振子，如果转动把手，曲轴可以带动弹簧振子上下振动．问：(1)开始时不转动把手，而用手往下拉振子，然后放手让振子上下振动，测得振子在10 s内完成20次全振动，振子做什么振动？其固有周期和固有频率各是多少？若考虑摩擦和空气阻力，振子做什么振动？(2)在振子正常振动过程中，以转速4 r/s匀速转动把手，振子的振动稳定后，振子做什么运动？其周期是多少？[解析](1)用手往下拉振子使振子获得一定能量，放手后，振子因所受回复力与位移成正比，方向与位移方向相反(F＝－kx)，所以做简谐运动，其周期和频率是由它本身的结构性质决定的，称固有周期(T固)和固有频率(f固)，根据题意T固＝tn ＝1020s＝0.5 s，f固＝1T固＝10.5Hz＝2 Hz.由于摩擦和空气阻力的存在，振子克服摩擦力和阻力做功消耗能量，使其振幅越来越小，故振动为阻尼振动．(2)由于把手转动的转速为4 r/s，它给弹簧振子的驱动力频率为f驱＝4 Hz，周期T驱＝0.25 s，故振子做受迫振动．振动达稳定状态后，其频率(或周期)等于驱动力的频率(或周期)，而跟固有频率(或周期)无关．即f＝f驱＝4 Hz，T＝T驱＝0.25 s.[答案](1)简谐运动0.5 s 2 Hz阻尼振动(2)受迫振动0.25 s[针对训练2](多选)下列关于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，从而避免发生共振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，从而避免发生共振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解析：选CD.共振现象不一定总是有害的，有的时候我们要利用共振现象，如共振筛，共振转速计等，故A错误；队伍过桥慢行也会产生周期性的驱动力，队伍过桥要便步走，这样可以避免与桥发生共振，故B错误；火车过桥要慢行，目的是使驱动力频率远小于桥梁的固有频率，以免发生共振损坏桥，C正确；受迫振动的频率等于驱动力的频率，所以利用共振时，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，应尽量使驱动力频率远离振动物体的固有频率，故D正确．【例3】如图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，g取9.8 m/s2.求此单摆的摆长．[解析]由图像可以看出，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＝1 f 可得L＝g4π2f2＝1.56 m.[答案] 1.56 m[针对训练3](多选)如图所示的是某物体系统做受迫振动的振幅A随驱动力频率f的变化关系图，则下列说法正确的是()A．物体系统的固有频率为f0B．当驱动力频率为f0时，物体系统会发生共振现象C．物体系统振动的频率由驱动力频率和物体系统的固有频率共同决定D．驱动力频率越大，物体系统的振幅越大解析：选AB.由题图可知，当驱动力的频率为f0时振幅最大，则由共振的条件可知，物体系统的固有频率为f0，A正确；当驱动力频率为f0时，物体系统会发生共振现象，B正确；物体系统振动的频率由驱动力频率决定，C错误；驱动力频率越接近于系统的固有频率，物体系统的振幅越大，D错误．[针对训练4]把一个筛子用四根弹簧支起来，筛子上安一个电动偏心轮，它每转一周，给筛子一个驱动力，这样就做成了一个共振筛，如图所示．筛子做自由振动时，完成10次全振动用时15 s，在某电压下，电动偏心轮转速是36 r/min.已知增大电压可使偏心轮转速提高；增加筛子质量，可以增大筛子的固有周期．(1)为了使筛子更好地工作，我们希望它的振幅增大，可以利用共振现象．若增大受迫振动的振幅，可采取两种方法使之发生共振，请描述共振发生的条件：________________________________________________________________.(2)要使筛子的振幅增大，下列做法正确的是__________________．A．提高输入电压B．降低输入电压C．增加筛子质量D．减小筛子质量解析：(1)当驱动力频率和筛子的固有频率相等时，筛子发生共振，故共振发生的条件为：驱动力频率等于筛子的固有频率．(2)要增加振幅，就要增加偏心轮的转动频率，或者减小筛子的固有频率，故可提高输入电压，或者增大筛子质量，故A、C正确，B、D错误．答案：(1)驱动力频率等于筛子的固有频率(2)AC(建议用时：35分钟)[基础巩固练]1．(多选)下列说法正确的是()A．实际的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．受迫振动稳定后频率与自身物理条件无关解析：选ACD.实际的振动，必须不断克服外界阻力做功而消耗能量，振幅会逐渐减小，必然是阻尼振动，A、C正确；只有在周期性外力(驱动力)的作用下，物体所做的振动才是受迫振动，B错误；受迫振动稳定后的频率由驱动力的频率决定，与自身物理条件无关，D正确．2．单摆做阻尼振动的振动图像如图所示，下列说法正确的是()A．摆球A时刻的动能等于B时刻的动能B．摆球A时刻的势能等于B时刻的势能C．振动过程中摆球的动能不断减小D．振动过程中摆球的势能不断减小解析：选B.在A、B两时刻，摆球的位移相等，即摆球偏离平衡位置的高度相等，所以在两时刻的势能是相等的，故B正确；摆球在A时刻的机械能大于B 时刻的机械能，但是在A、B两时刻的势能是相等的，所以摆球在A时刻的动能大于B时刻的动能，故A错误；振动过程中摆球的动能随着位移的增大而减小，随着位移的减小而增大，故C错误；振动过程中摆球的势能随着位移的增大而增大，随着位移的减小而减小，故D错误．3．下列振动，属于受迫振动的是()A．用重锤敲击一下悬吊着的钟后，钟的振动B．打点计时器接通电源后，振针的振动C．人睡在自由摆动的吊床上，人随着吊床一起摆动D．弹簧振子在竖直方向上沿上下方向振动解析：选B.受迫振动是指在周期性驱动力作用下的振动，故A、C、D都是自由振动，B是受迫振动．4．如图所示，某同学看到一只鸟落在树枝上的P处，树枝在10 s内上下振动了6次．鸟飞走后，他把50 g的砝码挂在P处，发现树枝在10 s内上下振动了12次，将50 g 的砝码换成500 g砝码后，他发现树枝在15 s内上下振动了6次，你估计鸟的质量最接近()A．50 g B．200 gC．500 g D．550 g解析：选 B.振动系统的频率是由振动系统的自身来决定的．鸟与树枝组成的系统频率f1＝610＝0.6 Hz，50 g砝码与树枝组成的系统频率f2＝1210＝1.2 Hz，500g砝码与树枝组成的系统频率为f3＝615＝0.4 Hz，而f3<f1<f2，故鸟的质量应在50 g与500 g之间，故B正确．5．在实验室可以做“声波碎杯”的实验．用手指轻弹一只酒杯，可以听到清脆的声音，测得这声音的频率为500 Hz.将这只酒杯放在两个大功率的声波发生器之间，操作人员通过调整其发出的声波，就能使酒杯碎掉．下列说法中正确的是()A．操作人员一定是把声波发生器的功率调到很大B．操作人员可能是使声波发生器发出了频率很高的超声波C．操作人员一定是同时增大了声波发生器发出声波的频率和功率D．操作人员只需将声波发生器发出的声波频率调到500 Hz解析：选 D.驱动力的频率与固有频率相等，形成共振，共振时振幅最大，操作人员只需将声波发生器发出的声波频率调到500 Hz，就能使酒杯碎掉．6．如图，一个竖直圆盘转动时，固定在圆盘上的小圆柱带动一个T形支架在竖直方向振动，T形支架下面系着一个弹簧和小球组成的振动系统，小球浸没在水中．当圆盘静止时，让小球在水中振动，其阻尼振动的频率约为3 Hz.现使圆盘以4 s的周期匀速运动，经过一段时间后，小球振动达到稳定，它振动的频率是多少？解析：当圆盘以4 s的周期匀速转动，经过一段时间后，小球振动达到稳定，是受迫振动，振动周期等于驱动力的周期，为4 s，则振动的频率为f＝1T ＝1 4Hz＝0.25 Hz.答案：0.25 Hz[综合提升练]7．如图所示，质量相同的四个摆球悬于同一根横线上，四个摆的摆长分别为L1＝2 m、L2＝1.5 m、L3＝1 m、L4＝0.5 m．现以摆3为驱动摆，让摆3振动，使其余三个摆也振动起来，则摆球振动稳定后()A．摆1的振幅一定最大B．摆4的周期一定最短C．四个摆的振幅相同D．四个摆的周期相同解析：选D.让摆3振动，则其余三个摆做受迫振动，受迫振动稳定后其周期等于驱动摆的周期，因此四个摆的周期相同，B错误，D正确；与驱动摆的摆长越接近则振幅越大，故A、C错误．8．(多选)某简谐振子，自由振动时的振动图像如图甲中的曲线Ⅰ所示，而在某驱动力作用下做受迫振动时，稳定后的振动图像如图甲中的曲线Ⅱ所示，那么，此受迫振动对应的状态()A ．可能是乙图中的a 点B ．可能是乙图中的b 点C ．可能是乙图中的c 点D ．一定不是乙图中的c 点解析：选AD.振子的固有周期与驱动力周期的关系是T 驱＝32T 固，所以受迫振动的状态一定不是图乙中的b 点和c 点，可能是a 点，故A 、D 正确．9．(多选)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12.6 m ，列车固有振动周期为0.315 s ．下列说法正确的是( )A ．列车的危险速率为40 m/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：选AD.当列车受到冲击的频率和列车固有频率相同时，会发生共振，比较危险，由T ＝l v 可得危险车速为v ＝l T ＝12.60.315 m/s ＝40 m/s ，A 正确；列车过桥需要减速，是为了防止桥与列车发生共振现象，B 错误；列车的速度不同，则振动频率不同，C 错误；由题意可知，根据T ＝l v 可知增加长度可以使危险车速增大，故可以使列车高速运行，D 正确．10．(多选)如图所示的是单摆在两次受迫振动中的共振曲线，下列说法正确的是( )A．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l1∶l2＝4∶25 C．图线Ⅱ若是在地球上完成的，则该单摆摆长约为1 mD．若摆长约为1 m，则图线Ⅰ是在地球上完成的解析：选AC.当受迫振动的频率等于单摆的固有频率时，将发生共振，振幅最大．若两次受迫振动分别在月球上和地球上进行，因为图线Ⅰ单摆的固有频率较小，则固有周期较大，根据单摆的周期公式T＝2π lg可知周期大的重力加速度小，则图线Ⅰ是月球上单摆的共振曲线，故A正确；若两次受迫振动均在地球上同一地点进行，则重力加速度相等，因为固有频率比为2∶5，则固有周期比为5∶2，根据T＝2π lg知摆长比为25∶4，故B错误；图线Ⅱ若是在地球表面上完成的，固有频率为0.5 Hz，固有周期为T＝1f ＝2 s，根据T＝2π lg，解得l＝1 m，故C正确，D错误．11．汽车的重力一般支撑在固定于轴承上的若干弹簧上，弹簧的等效劲度系数k＝1.5×105 N/m.汽车开始运动时，在振幅较小的情况下，其上下自由振动的频率满足f＝12πgl(l为弹簧的压缩长度)．若人体可以看成一个弹性体，其固有频率约为2 Hz，已知汽车的质量为600 kg，每个人的质量为70 kg，则这辆车乘坐几个人时，人感到最难受？解析：人体的固有频率f固＝2 Hz，当汽车的振动频率与其相等时，人体与之发生共振，人感觉最难受，即f＝12πgl＝f固，得l＝g4π2f2固，代入数据l＝0.0621 m，由胡克定律得kl＝(m1＋nm2)gn＝kl－m1gm2g＝1.5×105×0.062 1－600×9.870×9.8＝5(人)．答案：5人。

2.6 受迫振动共振(教学设计)高二物理(人教版2019选择性必修第一册)

2.6 受迫振动共振教学设计发现振子在振动过程中振幅有什么变化？为什么会出现这种现象？然后让学生查阅课本总结该类运动，然后和学生总结阻尼振动：振动系统在阻尼（摩擦或其他阻力）作用下的振幅逐渐减小的振动。

阻尼振动中，由于存在阻力，振幅不断减小，故振动系统的机械能将不断减少，那么，振动系统的周期和频率也会发生变化吗？教师借助PPT左下图帮助学生理解：然后得出：振动周期与振幅无关，故阻尼振动中周期和频率不变！然后提问：阻尼振动的能量有什么特点？结合学生回答点评后，形成以下规律：物体在做阻尼振动的过程中，总机械能逐渐减小，物体位移大小相等时，势能大小相等，但动能与上一次相比将减小。

然后提出问题：阻尼振动最终要停下来，那么怎样才能产生持续的振动呢？（一）受迫振动提出问题：阻尼振动最终要停下来，那么怎样才能产生持续的振动呢？提示：最简单的方法是使周期性的外力作用于振动系统，外力做功，补偿系统的能量损失，使系统的振动维持下去。

让学生查阅课本上受迫振动的概念：受迫振动：物体在周期性变化的驱动力作用下的振动叫做受迫振动。

驱动力：维持受迫振动的周期性外力提出问题：受迫振动的频率与什么因素有关呢？在学生回答问题基础上教师演示实验，并总结：受迫振动的规律受迫振动稳定时的频率等于驱动力的频率，跟系统的固有频率无关。

你知道受迫振动在生产生活或科学技术有哪些具体应用吗？时，振幅最大；驱动力的频率跟固有频率相差越大，振幅越小。

然后让学生总结共振知识：共振的定义：在受迫振动中，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，这种现象叫做共振。

共振曲线：横轴：表示驱动力的频率，纵轴：表示受迫振动的振幅尝试描述下特点？受迫振动的规律：f驱= f固时，振幅有最大值；f驱与f固差别越大时，振幅越小。

然后提问：在生活生产或科技领域中，哪些利用了共振，它们工作原理是什么？在学生回答之后，回答应用：1.微波炉加热原理食物中水分子的振动频率约为2500MHz,具有大致相同频率的电磁波称为“微波” .微波炉加热食品时，炉内产生很强的振荡电磁场，使食物中的水分子作受迫振动，发生共振，将电磁辐射能转化为内能，从而使食物的温度迅速升高.微波加热是对物体内部的整体加热，极大地提高了加热效率。

2.6受迫振动共振教学设计-2024-2025学年高二上学期物理人教版(2019)选择性必修第一册

强调受迫振动与共振在现实生活或学习中的价值和作用，鼓励学生进一步探索和应用。
布置课后作业：让学生撰写一篇关于受迫振动与共振在生活中的应用的短文或报告，以巩固学习效果。
拓展与延伸
1.拓展阅读材料：
-《物理学史》中关于受迫振动与共振的发展历程；
-《振动与波》相关章节，了解受迫振动与共振在波动现象中的应用；
-在课堂展示环节，关注学生的表达能力和团队合作精神，鼓励他们积极展示自己的学习成果，并对他们的表现给予肯定和指导。
2.作业评价：
-对学生的课后作业进行认真批改，关注作业完成质量，及时反馈学生的学习效果，指出他们的优点和不足，帮助学生找到提高的方向。
-在作业点评中，强调学生对受迫振动与共振知识点的掌握，以及在实际问题中的应用能力，鼓励学生在作业中展现自己的思考和见解。
2.受迫振动的数学模型和动力学原理；
3.共振现象的条件、特点及其在实际中的应用；
4.受迫振动与共振在工程、音乐、生物等领域的实例分析。
②逻辑关系词：
1.受迫振动→外力作用→振动响应；
2.共振→频率匹配→振幅放大；
3.实例分析→原理理解→应用拓展；
4.知识掌握→问题解决→创新能力。
③板书设计：
1.受迫振动
课堂
1.课堂评价：
-在课堂教学中，通过提问、观察、小组讨论等形式，了解学生对受迫振动与共振概念、原理的理解程度，及时发现学生在认识上的误区和盲点，并针对性地进行解答和辅导。
-通过课堂实验和案例分析，观察学生的动手操作能力和问题解决能力，引导他们运用所学知识分析实际问题，培养学生的科学思维和创新能力。
5.教学评价与反馈。通过课后作业和课堂展示，我发现学生对受迫振动与共振的理解和应用还存在一定的差距。在今后的教学中，我要更加关注学生的个体差异，针对性地进行辅导，提高他们的实际应用能力。

《受迫振动-共振》上课教案

《受迫振动-共振》上课教案七受迫振动共振【教学目标】1、知识目标(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。

2、能力目标(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。

3、德育目标(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。

【教学难点】(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【教具准备】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【课时安排】1课时【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1、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。

《主题四第二节受迫振动共振》教学设计教学反思-2023-2024学年中职物理高教版21机械建筑

《受迫振动共振》教学设计方案（第一课时）一、教学目标1. 理解受迫振动的基本概念和共振现象。

2. 掌握共振的特性，以及在工程和生活中的实际应用。

3. 学会通过实验观察和分析共振现象，培养观察和思考能力。

二、教学重难点1. 教学重点：通过实验了解共振现象及其应用，掌握共振的特性。

2. 教学难点：理解受迫振动的基本概念，通过现象理解共振的本质。

三、教学准备1. 准备教学用具：黑板、白板、投影仪、共振实验器材等。

2. 准备教学视频：关于共振现象的科普视频，增加课堂趣味性和理解度。

3. 预习相关材料：学生需提前预习相关章节，了解受迫振动的基本概念。

4. 设计课堂讨论问题：引导学生思考共振在生活和工程中的应用，培养其思考和表达能力。

四、教学过程：1. 引入课题(1)通过生活实例，如钟表指针的摆动、音响的振动等，引入受迫振动的概念。

(2)让学生思考：为什么钟表指针的摆动会越来越慢？音响的振动会逐渐停止？2. 讲解受迫振动概念和共振原理(1)受迫振动：物体在周期性驱动力作用下的振动。

(2)共振：当驱动力的频率等于物体的固有频率时，物体的振动幅度最大，这种现象叫做共振。

(3)引导学生分析共振现象产生的原因，并讲解共振的危害及利用。

3. 实验探究(1)实验一：利用单摆进行受迫振动实验，观察现象。

(2)实验二：利用共振现象进行小实验，如拍手游戏，感受共振现象。

(3)让学生根据实验现象，分析总结受迫振动和共振的特点。

4. 应用实例(1)讲解受迫振动在实际中的应用，如超声波检测、振动控制等。

(2)讲解共振的危害及避免方法。

5. 课堂互动(1)提出问题：在实际生活中有哪些受迫振动现象？请举例说明。

(2)让学生分组讨论，每组选出代表进行回答，教师给予点评和补充。

6. 总结回顾(1)总结受迫振动和共振的概念及特点。

(2)回顾本节课的重点内容，加深学生对受迫振动和共振的理解。

7. 布置作业(1)完成课后练习题。

(2)预习下一节内容，为下一节课做好准备。