鲁科版选修3-4　第一章第4节生活中的振动课件（33张ppt） 教案 测试 (3份打包)

第4节 生活中的振动 核心素养： 物理观念： 1、在简谐振动的基础上 理解阻尼振动和受迫振动。 2、根据单摆周期公式，推理出共振的特点。 科学思维: 1、通过运用对比实验的方法，得出结论：受迫振动的周期取决于驱动力的周期。 2、通过分小组实验和讨论环节，培养学生的团队协作能力。 3、能把实验和理论结合起来，比如分组实验中能够联系单摆和物体的相互作用。 科学态度与责任： 1、经历实验探究，激发学习物理的兴趣,培养学生尊重客观事实、认真严谨的科学态度，碰到错误应有的坚持不懈态度。 2、通过用共振解释有关物理现象，培养学生用所学物理知识应用于生活实践中去，体现物理学在生活中的指导作用。 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。 （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。如果初始时B点与O点的距离越大，到O点时，振子的动能越大，则系统所具有的机械能越大。相应地，振子的振幅也就越大，因此简谐运动的振幅与能量相对应。 问提4：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？（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。） 这种振幅不变的振动叫等幅振动。例如：电铃响的时候，铃锤是做等幅振动。电磁打点计时器工作时，打点针是做等幅振动。挂钟的摆是做等幅振动，它们的共同特点是，工作时振动物体不断地受到周期性变化外力的作用。这种周期性变化的外力叫驱动力。 2、受迫振动 在驱动力作用下物体的振动叫受迫振动。例如内燃机气缸中活塞的运动，缝纫机针头的运动，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。 问提5：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。 问提6：受迫振动的振幅又跟什么有关呢？ 演示摆的共振（装置如图4），在一根绷紧的绳上挂几个单摆，其中A、B、G球的摆长相等。当使A摆动起来后，A球的振动通过张紧的绳给其余各摆施加周期性的驱动力，经一段时间后，它们都会振动起来。驱动力的频率等于A摆的频率。实验发现，在A摆多次摆动后，各球都将以A球的频率振动起来，但振幅不同，固有频率与驱动力频率相等的B、G球的振幅最大，而频率与驱动力频率相差最大的D、E球的振幅最小。 指出：驱动力的频率跟物体的固有频率相等时，振幅最大，这种现象叫共振。 讲解一下共振在技术上有其有利的一面，也存在不利的一面。结合课本让同学思考，在生活实际中利用共振和防止共振的实例。 小结本节 （1）振动物体都具有能量，能量的大小与振幅有关，振幅越大，振动能量也越大； （2）当振动物体的能量逐渐减小时，振幅也随着减小，这样的振动叫阻尼振动； （3）振幅保持不变的振动叫等幅振动； （4）物体在驱动力作用下的振动是受迫振动，受迫振动的频率等于驱动力的频率； （5）当驱动力的频率等于物体的固有频率时，受迫振动振幅最大的现象叫共振；共振在技术上有其有利的一面，也存在不利的一面；有利的要尽量利用，不利的要尽量防止。 巩固练习 支持火车车厢的弹簧的固有频率为2Hz，行驶在每节铁轨长10