人教版高中物理选择性必修1第2章第6节受迫振动 共振教学设计

人教版高中物理选择性必修1第2章第6节受迫振动共振教学设计

课题受迫振动单元2学科物理年级高二

阻尼振动与受迫振动是外力作用下的振动，为了与之区别，本节首先闸述振动系统没有

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。阻尼振动、受迫振动都属于外力作用下的振动。阻尼振动的外力是

阻力，做功将消耗系统的机械能。受迫振动的外力既有阻力，又有驱动力，驱动力做的正功

将补偿阻力做的负功，振动能够稳定存在。共振是受迫振动的一种特殊情况，此时驱动力

教材

分析频率等于固有频率，驱动力做正功，且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。从外力做功和能量转化角度来分析这几种振动是学习本节的

基本思路。

认识固有频率、驱动力频率与振动频率之间的区别和联系是认识受迫振动特点的关键，

也是认识共振现象的前提。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。本节的难点是认识固有频率、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用相关知识解释实例。

1、知道什么是阻尼振动和受迫振动，会用能量观点分析阻尼振动的振幅变化和受迫振

动的共振现象。

2、通过实验认识固有频率、驱动力频率与振动频率之间的区别和联系，了解产生共振

教学的条件，认识共振是受迫振动的种特殊情况。

目标3、能够根据实际生活中的振动特点，应用振动的规律解释与解决相关问题。

与核物理观念：知道什么是阻尼振动，什么叫驱动力，什么叫受迫振动。

心素

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。

养

科学探究：知道什么是共振以及发生共振的条件。

科学态度与价值观：在问题分析探究的过程中，培养学生独立思考的能力，养成能量守

恒的物理思想。

重点知道什么是共振以及发生共振的条件。

难点知道什么是共振以及发生共振的条件。

教学过程

教学环节教师活动学生活动设计意图

导入新课“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，用观看“洗”通过明显的

手掌慢慢摩擦盆耳，盆就会发出嗡嗡声，到一定节的相关视频。演示实验现象，

奏时还会溅起层层水花。这是为什么?吸引学生的注意

力，已发学生思

考，引出新课。

讲授新课一、固有周期和固有频率

物体的振动周期与频率由振动物体本身性质阅读课让学生自主

决定的，与振幅无关。本，找出“固学习，培养学生

l有周期”和“固总结归纳能力。

T2π

如：弹簧振子:g单摆：有频率”的概

固有振动：振动系统不受外力作用的振动念。

固有周期：固有振动的周期T0

固有频率：固有振动的频率f0

二、阻尼振动

1、演示阅读课通过阅读课

2、阻尼振动：振幅逐渐减小的振动本，知道什么本和演示实验，

3、阻尼振动的图像：叫做阻尼振让学生更直观的

4、振动系统受到的阻尼越大，振幅减小得越动。感受到什么是阻

快，阻尼过大时，系统将不能发生振动。尼振动。

5、实际的自由振动一定是阻尼振动

观察演示

实验后，尝试

画出阻尼振动

的图像。

三、受迫振动

用什么方法才能得到持续的振动呢？

1、驱动力：

通过实验观

作用在振动系统上的周期性外力

观察受迫察，让学生通过

2、受迫振动：

振动现象，总现象发现规律，

系统在驱动力作用下的振动

结其特点。总结规律。

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。

四、共振（演示）

当驱动力的频率与系统的固有频率接近时会总结规律，

出现什么现象？找出特点。

1、共振曲线通过实验

2、共振现象，总结共

驱动力的频率等于系统的固有频率时，受迫振振的特点。

动的振幅最大，这种现象叫做共振。

驱动力的频率与系统的固有频率相差越少，

振幅越大，相差越多，振幅越小。

五、共振的防止和应用

共振现象在生活中有哪些应用？了解工作

1、防止：（演示）在日常生活中

使驱动力的频率与物体的固有频率不同，而且的应用和防

相差越大越好。止。

2、应用：（演示）

使驱动力的频率接近或等于振动物体的固有

频率。

课堂练习1、(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通过小组讨

答案：CD论，完成表格，

小组讨论：对比简谐运动、阻尼振动、受迫振小组讨加深对基础知识

动论，完成表格。的理解和应用。

课堂练习2、(多选)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.摆球在A时刻的动能等于B时刻的动能

B.摆球在A时刻的势能等于B时刻的势能

C.摆球在A时刻的机械能等于B时刻的机械能

D.摆球在A时刻的机械能大于B时刻的机械能

解析:在单摆振动过程中,因不断克服空气阻

力做功使机械能逐渐转化为内能,故选项C错误,选

项D正确;虽然单摆总的机械能在逐渐减小,但在振

动过程中动能和重力势能仍在不断地相互转化,由

于A、B两时刻,单摆的位移相等,所以重力势能相

等,但动能不相等,故选项A错误,选项B正确。

答案：BD

拓展提高1、(多选)单摆在空气中做阻尼振动,下列说法

正确的是()完成拓展通过完成练

A.振动的机械能逐渐转化为其他形式的能量提高练习题。习，巩固基础知

B.后一时刻摆球的动能一定比前一时刻小识。

C.后一时刻摆球的势能一定比前一时刻小

D.后一时刻摆球的机械能一定比前一时刻小

解析:由于单摆在空气中做阻尼振动,克服空

气、摩擦阻力做功,使机械能不断减少而转化为内

能。后一时刻的动能和势能不一定比前一时刻小,

但后一时刻摆球的机械能一定比前一时刻小。

答案：AD

2、(多选)下列说法正确的是()

A.实际的自由振动一定是阻尼振动

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.受迫振动稳定后的频率与振动系统自身物

理条件无关

解析:实际的自由振动,必须不断克服外界阻

力做功而消耗能量,振幅会逐渐减小,所以必然是

阻尼振动,故选项A、C正确;只有在周期性外力(驱

动力)作用下的物体所做的振动才是受迫振动,故

选项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,故选项D正确。

答案：ACD

3、在一根张紧的水平绳上悬挂五个摆,其中A、

E的摆长为l,B的摆长为0.5l,C的摆长为1.5l,D

的摆长为2l。先使A振动起来,其他各摆随后也振

动起来,则在B、C、D、E四个摆中,振幅最大的是

()

A.BB.CC.DD.E

解析:A振动起来以后,B、C、D、E四个摆均做

受迫振动,其中E的摆长与A的摆长相等,即固有周

期相等,故E摆满足共振的条件,其振幅最大。

答案：D

4、(多选)一洗衣机脱水桶在正常工作时非常

平稳,当切断电源后,发现洗衣机先是振动越来越

剧烈