《外力作用下的振动》教案
教学目标：
1、了解固有振动、固有周期和固有频率；
2、了解阻尼振动，知道阻尼振动时振动物体的能量变化情况；
3、通过实验认识受迫振动的特点，知道受迫振动的频率等于驱动力的频率，与物体的固有频率无关；
4、知道共振现象产生的条件以及应用共振和防止共振的事例和方法； 5、理解共振曲线。
教学重点：通过实验认识受迫振动的特点，知道共振现象产生的条件。 教学难点：通过共振实验，全面认识共振现象，理解共振曲线。 教学方法：设问法、实验法、分析法、介绍法 板书设计：
外力作用下的振动
1、阻尼振动：振幅(能量)逐渐减小的振动
2、受迫振动：物体在外界驱动力作用下的振动
物体做受迫振动时，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。 3、共振: 驱动力的频率等于物体的固有频率时，受迫振动的物体振幅达到最大的现象。 A、利用共振时：应使驱动力的频率f接近或等于振动物体的固有频率f0
B、防止共振时：应使驱动力的频率f与物体的固有频率f0不同，而且相差越大越好
教学过程： （师）提问:
1.弹簧振子、单摆分别如何理想化处理，其振动能被认为是简谐运动？其x-t图像是什么曲线？
弹簧振子理想化处理：摩擦阻力忽略不计，弹簧的质量跟小球相比忽略不计；
单摆理想化处理：忽略悬挂小球的细绳的伸缩，细绳的质量与小球相比可以忽略，球的直
径与线的长度相比可以忽略，小球的体积可以忽略，即可将其视为质点，摆角小于5度。 简谐运动的x-t图像是正余弦曲线。
2.考虑实际情况，它们的x-t图像还是正余弦曲线吗？ 3.你会用什么方法绘制其x-t图像？
4.你认为是什么原因导致了其机械能的损耗呢？
在实际振动中，由于阻力的存在，振动系统最初所获得的能量，在振动的过程中因不断克服阻力做功而减小。振动强度逐渐衰减，振幅也就越来越小，最后停止振动。这种振动称为阻尼振动。 课件展示： 一、阻尼振动
1、阻尼振动：振幅逐渐减小的振动 2、阻尼振动的图像
3、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。
4、实际的自由振动一定是阻尼振动
（师）思考：用什么方法才能得到持续的振动呢？
用周期性的外力作用于振动系统，通过外力对系统做正功，补偿系统损耗的机械能，使系统持续地振动下去。
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例如一块架起的跳板，如果我们敲它一下，它就会按自己的固有频率颤动起来，这就是固有振动。
可是，现在有人在跳板上晃动，跳板在人脚下，按人的步伐频率而振动，这个振动频率就完全取决于在它上面的人了， 这种振动就是受迫振动。课件展示：人在跳板上走动 （师）那么大家能不能再举出一些受迫振动的实例呢？ ①跳板在人走过时发生的振动
②机器底座在机器运转时发生的振动 ③听到声音时耳膜的振动
④电磁打点计时器的振针所做的振动
从这些例子中，我们知道了什么叫受迫振动。 课件展示
二、受迫振动 1、驱动力
作用在振动系统上的周期性外力 2、受迫振动
系统在驱动力作用下所做的振动
（师）那请大家再思考：受迫振动的频率跟什么因素有关呢? 学生分组实验：轻质弹簧下面挂一个钩码，一手竖直提着， （1） 另一只手分别把钩码拉开不同的距离（在弹性限度内），然后释放，看钩码振动的周
期有没有变化？
固有振动：振动系统不受驱动力作用的自由振动 固有周期：固有振动的周期T0 固有频率：固有振动的频率f0 固有周期和固有频率
振动系统的振动周期与频率由其本身性质决定，与振幅无关。 如：弹簧振子： 单摆：
（2） 另一只手有节奏的周期性拍打提着钩码的这只手。两个学生分别数拍的次数、钩码
振动的次数。同时开始计时，同时停止。看次数是否相等。
3、受迫振动的特点
受迫振动的频率总等于驱动力的频率，与系统的固有频率无关。 还可课件展示：摇把带动弹簧振子作受迫振动
（师）思考：通过以上的研究我们知道，不管系统的固有频率如何，它做受迫振动的频率总等于驱动力的频率，与系统的固有频率无关。那么，在一定驱动力作用下的受迫振动，其振幅是否也跟它的固有频率无关呢？ 实验：共振摆 三、共振
1、定义：驱动力的频率f等于物体的固有频率f0时，受迫振动的振幅最大，这种现象叫做共振。
2、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
f驱= f固时，振幅有最大值
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f驱与 f固差别越大时，振幅越小
（师）提问：人在跳板上走动时，满足什么条件，跳板会愈振愈烈？
当人给予跳板的驱动力的频率恰好等于跳板的固有频率时，就会每拍必合，愈振愈烈，这就是共振。 3、生活中的共振现象
共鸣，共鸣箱 共振筛 龙洗盆 声波碎杯
1831年，一队骑兵通过曼彻斯特附近的一座便桥时，由于马蹄节奏整齐，桥梁发生共振而断裂。
1940年，美国的全长860米的塔柯姆大桥在建成后的4个月因风共振而倒塌
唐朝时候，洛阳某寺一僧人房中挂着的一件乐器，经常莫名其妙地自动鸣响，僧人因此惊恐成疾，四处求治无效。他有一个朋友是朝中管音乐的官员，闻讯特去看望他。这时正好听见寺里敲钟声，那件乐器又随之作响。于是朋友说：你的病我可以治好，因为我找到你的病根了。只见朋友找到一把铁锉，在乐器上锉磨几下，乐器便再也不会自动作响了。
美国有一农场农妇，习惯于用吹笛的方式招呼丈夫回家吃饭，可当她有一次吹笛时，居然发现树上的毛毛虫纷纷坠地而死，惊讶之余，她到自己的果园吹了几个小时，一下子将果树上的毛毛虫收拾的一干二净，究其原因，还是笛子发出的声音引起毛毛虫内脏发生剧烈共振而死亡。
四、共振的防止和应用 1、防止
使驱动力的频率与物体的固有频率不同，而且相差越大越好。 2、应用
使驱动力的频率接近或等于振动物体的固有频率。 小结：
1、阻尼振动：振幅(能量)逐渐减小的振动
2、受迫振动：物体在外界驱动力作用下的振动
物体做受迫振动时，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。 3、共振: 驱动力的频率等于物体的固有频率时，受迫振动的物体振幅达到最大的现象。 A、利用共振时：应使驱动力的频率f接近或等于振动物体的固有频率f0
B、防止共振时：应使驱动力的频率f与物体的固有频率f0不同，而且相差越大越好 课堂练习
1.如图所示，是用来测量各种发动机转速的转速计原理图。在同一铁支架NM上焊有固有频率依次为80Hz、60Hz、40Hz、20Hz的四个钢片a、b、c、d。将M端与正在转动的电动机接触，发现b钢片振幅最大，则电动机转速为_______r/min，a、b、c、d此时振动频率为_________
2.如图所示演示装置，一根张紧的水平绳上挂着四个单摆，让b摆摆动，其余各摆也摆动起来，可以发现（ ）
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