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视频标签：受迫振动,共振
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视频课题：人教版(2019)选择性必修一第二章第六节《受迫振动 共振》嘉祥
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人教版(2019)选择性必修一第二章第六节《受迫振动 共振》嘉祥
教学设计
教学目标：
1、知识与技能：
（1）知道什么是阻尼振动，会用能量的观点分析阻尼振动的振幅变化和受迫振动现象。
（2）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。
2、过程与方法：
（1）通过实验认识固有频率、驱动力频率和振动频率之间的关系。
（2）能根据实际生活的振动特点，应用振动规律解决相关问题。
3、科学态度与责任：
能说出生产生活中受迫振动的应用实例和利用、防止共振的实例。通过实例分析体会振动与生活、生产的关系，培养学以致用的意识。
教材分析：
《受迫振动 共振》是人教版、高二物理、选择性必修一、第2章、第6节内容。本节内容前学生已经学习弹簧振子与单摆在没有外力干预的情况下做简谐运动。在此基础上引入振动系统没有受到外力作用时的固有振动，此时的频率称为固有频率。然后从振动图像和能量的角度分析阻尼振动，再介绍受迫振动，以及共振现象和共振曲线。教材将阻尼振动、受迫振动、共振三个概念放在一起，目的在于使学生能够很好地通过比较来认识这几种振动。对阻尼振动和受迫振动的认识进一步丰富了学生的运动与相互作用观。
重、难点：
难点：认识固有频率、驱动力频率与振动频率之间的区别和联系，以及认识生活中相关现象的振动特点。
重点：是了解发生共振现象的条件及选相关知识解释实例。
学情分析：
学生前面学习了简谐振动，对振动有一定的了解。高二学生已经具备了一定的认知、探究和思维能力，通过实验引导学生得出受迫振动的频率和共振条件并不难，通过生活中的一些实例视频：跳水的跳板、电磁打点计时器等，让学生清晰直观的了解受迫振动。共振筛和大桥视频加深对共振的应用和防护的认知。可以播放“上海中心大厦”视频来了解实际生产建设中的减振工程，学生对物理学的应用有个简单认知。
教学设计：
引入视频：请同学们观看“龙洗盆”视频：
“洗”是古代盥洗用的脸盆，多用青铜铸成，现代亦有许多仿制的工艺品。倒些清水在其中，用手掌慢慢摩擦盆耳，盆就会发出嗡嗡声，到一定节奏时还会溅起层层水花。这是为什么？（引起学生们的好奇心，带着兴趣去学习）
复习：请同学们复习回答：
簧振子与单摆在没有外力干预的情况下做简谐运动。我们学习的简谐运动的振幅有什么特点，周期频率的影响因素是什么？
回顾：简谐运动（理想化模型）：
等幅振动，机械能守恒。周期或频率与振幅无关，仅由系统自身的性质决定。
（引入固有振动、固有频率概念）
固有振动、固有频率：
概念：我们把这种振动称为固有振动，其振动频率称为固有频率。
一、阻尼振动
思考：生活当中振动的振幅是怎么变化的？
演示实验：演示振动振幅变小实例，请同学们发散思维想一想生活的振动振幅变小实例。
（更直观形象的认知）
问题：为什么在这些振动中振幅变小了，并最终停下来？
（先请学生们思考回答，我再做总结，并引入新概念阻尼振动）
原因：由于实际的振动系统都会受到摩擦力、黏滞力等阻碍作用，消耗机械能，振幅必然逐渐减小。
概念：振幅随时间逐渐减小的振动称为阻尼振动。
问题：阻尼振动的振幅在减小的过程中，频率是否随着减小？
答案：阻尼振动的振动频率保持不变。
（引入图 2.6-1 阻尼振动图像）
阻尼振动：振幅越来越小，频率不变。
延伸：振动系统能量衰减的方式：
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。
另一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
思考：阻尼振动最终要停下来，怎样才能产生持续的振动呢？
演示实验：
（更直观形象的认知）
概念：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，使系统的振动维持下去。这种周期性的外力叫作驱动力，系统在驱动力作用下的振动叫作受迫振动。
视频：请同学们观看“跳水”、“甩脂机”、“电磁打点计时器”视频。
（更直观形象的认知受迫振动在生活的实例）
合作探究：受迫振动的频率与什么因素有关呢？
（先猜想后通过实验学生们自己得到规律以提高学生能力）
结论：大量的实验都证实：物体做受迫振动达到稳定后，物体振动的频率等于驱动力的频率，与物体的固有频率无关。
三、共振
视频：请同学们观看“音乐遇到火焰”视频。
（中间课堂提升学生精神，引起学生兴趣）
合作探究：驱动力的频率对振幅的影响？
（通过实验学生们自己得到结论概念）
结论：这说明物体在做受迫振动时，驱动力的频率与物体的固有频率相差越小，受迫振动的振幅越大；当驱动力的频率与物体的固有频率相等时，受迫振动的振幅达到最大。
概念：当驱动力的频率等于固有频率时，物体做受迫振动的振幅达到最大值，这种现象称为共振。
思考：为什么驱动力的频率等于固有频率时，受迫振动的振幅达到最大？
解释：共振是受迫振动的一种特殊情况，此时驱动力频率等干固有频率，
驱动力做正功，目明显大于阻力做的负功，系统机械能在不断增大，导致振幅也明显增大，达到
共振。
视频：请同学们观看“共振筛”、“美国塔科马峡湾悬索大桥”、“上海中心大厦”视频。
（引入共振的应用和防止）
巩固例题：
例题： (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，机械能始终不变
D．机械能不守恒，周期不变
典例2：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，它振动的周期为( )
A．0.5 s B．0.25 s C．2 s D．4 s
典例3： (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
结束：
自由振动：江山易改、本性难移
受迫振动：寄人篱下、身不由己
共振：情投意合、心随你动
课后习题：完成课后作业。
视频来源：优质课网 www.youzhik.com
