1、物理导学案 创编人： 审核人： 使用时间：高一下学期 编号： 6.受迫振动共振导学案班级： 姓名： 小组： 小组评价： 教师评价： 【预习目标】1.知道什么是阻尼振动，什么叫驱动力，什么叫受迫振动2.知道什么是共振以及发生共振的条件【使用说明】1.先阅读课本内容，理解课本基础知识，有疑问的用红色笔做好疑难标记。完成教材助读设置问题，依据发现的问题再研读教材或者查阅资料，解决问题。将预习中不能解决的问题填在疑惑卡上。2.分层完成，A层全部完成并梳理知识结构，标“”的题目要求B层选做。小组长职责，知道引领小组各层成员按时完成任务，人人达标。3自主阅读学习法、合作学习法、实验探究【学习目标】1. 物
2、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. 3.科学探究知道什么是共振以及发生共振的条件【情境导学】 问 题 ？“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？ 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_的作用，此时的振动叫作固有振动，其振动频率称为_2
3、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_，系统克服_的作用要做功，消耗机械能，因而_减小，最后停下来(2)阻尼振动_随时间逐渐减小的振动振动系统受到的_越大，_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_的外力(2)受迫振动：振动系统在_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_的频率，跟系统的_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_的现象(2)条件：驱动力频率_系统的固有频率(3)特征：共振时受迫振动的
4、_最大(4)共振曲线：如图所示表示受迫振动的_与_的关系图像，图中f0为振动物体的固有频率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：
5、(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，
6、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，但其频率不变理解阻尼振动要从两个方面入手：一是从振动能量上来讲
7、，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.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时刻的机械能受迫振动和共振教材第51页图2.62，“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2.63“做一做”答案提示：稳定后A、D、G三摆振幅相
8、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
9、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驱f0.5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
10、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
11、相等C其他各摆振动的振幅大小不同，E摆的振幅最大DB、C、D三摆振动的振幅大小不同，B摆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()A7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CB、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
12、离A摆最近，它们的振幅最大训练角度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ll254C图线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，则图线是在地面上完成的简谐运动、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
13、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TT驱或ff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，锣面的振幅越来越小，但音调不变钟摆的摆动共振筛、共振转速计等【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/s2，210)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
14、，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1物理观念：_2科学思维：_3科学探究：_6.受迫振动共振训练案班级： 姓名： 小组： 小组评价： 教师评价： 【学习目标】能应用规律解决实际问题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BA摆的振幅比B摆的小CB摆的振幅比C摆的小DB、C两摆振动时的振幅与其摆长有关，而周期与摆长无关3(多
15、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 Hz5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？11
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