高二物理受迫振动 共振学案

2.6受迫振动共振【学习目标】1．知道什么是阻尼振动，阻尼振动的图像的特点。

2．知道什么是受迫振动，知道受迫振动的频率等于驱动力的频率。

3．知道什么是共振以及发生共振的条件，能够解释共振的应用和防止的实例。

【学习重点】受迫振动时其频率跟驱动力频率的关系，共振。

【学习难点】受迫振动时其频率跟驱动力频率的关系。

【学习过程】一、复习热身1．简谐运动（1）运动学特征：如果质点的位移与时间的关系遵从______________函数的规律，即它的振动图象（x-t）是一条_________________曲线，这样的振动叫做简谐运动。

（2）动力学特征：如果质点所受到的力与它偏离平衡位置位移的大小成__________，并且总是指向__________，质点的运动就是简谐运动。

2．振幅（1）定义：振动物体离开平衡位置的____________________。

（2）物理意义：振幅是描述振动____________________的物理量。

二、新课教学固有振动和固有频率做简谐运动的物体受到的回复力，是振动系统内部的相互作用力。

如果振动系统不受外力的作用，此时的振动叫做____________，其振动频率称为____________。

注意：系统的固有频率由____________________决定，与振幅的大小____________。

（一）阻尼振动1．阻尼：即振动系统外的阻力作用，通常包括____________和____________。

2．阻尼振动：振幅________________________的振动，叫做阻尼振动。

3．原因：当振动系统受到阻尼的作用时，系统克服阻尼的作用做功，消耗机械能，因而振幅减小，最后停下来。

绘制阻尼振动的图像：阻尼振动特点：①振幅减小，表示__________________________；②__________________________。

（二）受迫振动1．用如图所示的实验装置，向下拉一下振子，观察它的振动情况。

《2.6受迫振动共振》教案〖教材分析〗本节内容安排在弹簧振子和单摆这两个理想的简谐运动模型之后，并已经讲述了关于描述振动的物理量，为认识受迫振动做好铺垫。

教材在编排上，从生活情境入手，以推动秋千的场景展开本节的序幕，引出一连串关于受迫振动的问题。

紧接着通过实验，了解受迫振动的频率与驱动力频率的关系，以及影响受迫振动振幅的因素。

由此提出共振现象和共振现象的利用与防止。

因此本节是与前几节理想振动模型的对比与拓展。

在内容安排上，教材将阻尼振动、受迫振动、共振三个核心概念放在一起，帮助学生从理想过渡到更为实际的振动认识，并进一步深化对振动的频率、振幅以及能量转化的理解，最后在科学漫步部分，分析了港珠澳大桥中的阻尼器在共振防止中的应用，让学生感受这些成就背后的中国力量。

因此，本节内容让学生对振动这种普遍的运动形式有了更科学全面的认识，进一步加深了学生对力与运动、能量关系的理解。

〖教学目标与核心素养〗物理观念∶知道固有振动、阻尼振动、受迫振动和共振的概念。

科学思维∶能够从能量的变化角度来分析阻尼振动。

科学探究：通过实验探究受迫振动的频率以及振幅的特征。

科学态度与责任∶通过实验探究激发学生的求知欲与创新精神，培养学生的动手能力和合作意识。

介绍我国在防止共振方面的先进技术，提升民族自豪感。

〖教学重点与难点〗教学重点：受迫振动时其频率跟驱动力频率的关系，共振。

教学难点：受迫振动时其频率跟驱动力频率的关系。

〖教学方法〗教师启发引导与探究法相结合，并辅以问题法、演示法、归纳法等。

〖教学准备〗龙洗、单摆振动图像演示器、往复驱动电机、弹簧振子、共振演示器、多功能振动探究装置、电脑（显示传感器数据）。

〖教学过程〗一、新课引入往龙洗中倒入清水，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。

为什么？现象引发学生思考，开启新课教学。

二、新课教学提问：什么是简谐运动？回答：像弹簧振子，单摆这种振动图像是正弦曲线的运动叫简谐运动。

6．受迫振动共振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。

3．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。

4．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。

振动中的能量损失1．固有振动和固有频率如果振动系统在没有外力干预的情况下做简谐运动，周期或频率仅由系统自身的性质决定，这种振动叫作固有振动，其振动频率称为固有频率。

系统的固有频率由系统自身的性质决定，与振幅无关。

2．阻尼振动(1)阻尼振动。

振幅随时间逐渐减小的振动。

阻尼振动的图像如图所示，振幅越来越小，最后停止振动。

(2)振动系统能量衰减的两种方式。

①振动系统受到摩擦阻力作用，机械能逐渐转化为内能。

②振动系统引起邻近介质中各质点的振动，能量向外辐射出去。

如图所示，一位大人带着小朋友荡秋千。

问题1如果大人开始时只推了小朋友一次，使小朋友自己荡起秋千，以后秋千振动是什么振动？振幅怎样变化？提示：秋千振动是阻尼振动，振幅越来越小。

问题2为了保证秋千的振幅不变，每次小朋友荡到最高点时大人就适当用力推一次小朋友，则秋千振动可以认为是什么振动？提示：秋千振动是无阻尼振动。

1．阻尼振动产生原因：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。

2．阻尼振动系统能量衰减的方式(1)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。

(2)振动系统引起邻近介质中各质点的振动，使能量向四周散射出去，从而自身机械能减少。

3．对阻尼振动的理解(1)同一振动系统做简谐运动能量的大小由振幅决定。

(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，振幅虽不断减小，但振动的频率仍由系统自身的结构特点决定，并不会随振幅的减小而变化。

人教版高中物理选择性必修第一册《受迫振动共振》教案及教学反思一、教学目标1.知识与能力目标1.了解受迫振动、共振的概念；2.掌握共振频率的计算方法；3.能够分析共振的原理、机制及现象；4.培养学生运用物理原理解决实际问题的能力。

2.过程与方法目标1.能够引导学生自主探究、合作学习；2.能够利用图像分析法、实验模拟、问题导向等多种教学方法，培养学生的自学能力和创新能力；3.能够运用多种评价方式，全面评价学生的认识水平和能力水平。

二、教学内容1.受迫振动概念受迫振动指周期性外力作用下，物体在其自由振动的基础上进行的振动。

其周期为外力的周期，振幅由自由振动的振幅和外力的强弱决定。

2.共振现象当外力的周期与物体的自由振动周期相同，外力对物体的影响将得到最大化的体现，这种现象称为共振现象。

3.共振频率的计算方法共振频率计算公式为f = nf0，其中f是共振频率，f0是物体自由振动的固有频率，n为正整数。

4.共振的原理、机制及现象共振的原理是外力的周期与物体的自由振动周期相等。

其机制是外力对物体进行周期性加力使其振幅逐渐增大，直到达到最大振幅。

共振现象在很多领域都有广泛的应用，如振荡器、电磁波共振、共振吸收等。

三、教学方法1.合作探究法引导学生自主思考，自主探究，体验物理现象，拓宽知识面。

2.实验教学法通过实验，让学生切身感受受迫振动、共振的原理和现象。

同时，能够培养学生的观察能力、操作能力和实验设计能力。

3.图像分析法通过图像的分析计算，让学生了解共振频率的计算方法和共振现象的形成。

四、教学反思在授课过程中，我采用了多种教学方法，如合作探究法、实验教学法和图像分析法等，通过多种渠道讲解和体验，让学生深刻理解了受迫振动、共振的概念、原理、机制和现象。

同时，还培养了学生合作分析、实验设计等能力。

然而，教学过程中也存在不足之处。

首先，教学时间较紧，课堂内容较多，学生容易出现分散注意力的情况，影响了一些学生的学习效果。

2.6 受迫振动共振基础知识导学一、振动中的能量损失1．固有振动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。

2．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，振动受到了阻尼，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。

(2)阻尼振动振幅随时间逐渐减小的振动．振动系统受到的阻尼越大，振幅减小得越快，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：作用于振动系统的周期性的外力。

(2)受迫振动：振动系统在驱动力作用下的振动。

(3)受迫振动的频率：做受迫振动的系统振动稳定后，其振动频率等于驱动力的频率，跟系统的固有频率没有关系。

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，物体做受迫振动的振幅达到最大值的现象。

(2)条件：驱动力频率等于系统的固有频率。

(3)特征：共振时受迫振动的振幅最大。

(4)共振曲线：如图所示．表示受迫振动的振幅A与驱动力频率f的关系图像，图中f0为振动物体的固有频率。

重难问题探究1、受迫振动：振动系统在驱动力作用下的振动。

2、共振：当驱动力的频率等于振动物体的固有频率时，物体做受迫振动的振幅达到最大值的现象。

基础小题试练1.下列关于机械振动的说法正确的是( )A.简谐运动是匀变速运动B.物体做阻尼振动时，随振幅的减小，频率不断减小C.物体做受迫振动时，其振动频率与固有频率无关D.单摆在周期性的外力作用下做受迫振动，外力的频率越大，则单摆的振幅越大2.下列振动中属于受迫振动的是( )A.用重锤敲击一下悬吊着的钟后，钟的摆动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振动3.共振筛示意图如图所示，共振筛振动的固有频率为5Hz，为使共振筛发生共振，使其工作效率达到最高，则偏心轮的转速为( )A.5 r/sB.10 r/sC.0.2 r/sD.300 r/s答案以及解析1.答案：C解析：简谐运动的加速度时刻在变，不是匀变速运动，A错误；物体做阻尼振动时，振幅逐渐减小，频率不变，B错误；物体做受迫振动时，振动频率与驱动力频率相同，与固有频率无关，C正确；单摆在周期性的外力作用下做受迫振动，当外力频率等于单摆的固有频率时，单摆的振幅最大，外力的频率大于单摆的固有频率时，外力的频率越大，单摆的振幅越小，D错误。

6 受迫振动共振-人教版高中物理选择性必修第一册（2019版）教案一、教学目标1.掌握受迫振动的概念和特征。

2.理解共振的概念和产生条件。

3.能够利用共振原理分析和解决与实际生活和工作相关的问题。

4.培养学生的动手实践和创新思维能力。

二、教学内容1.受迫振动的概念和特征。

–什么是受迫振动及其特征。

–受迫振动的周期和频率。

–受迫振动的相位差。

2.共振的概念和产生条件。

–什么是共振及其特征。

–共振的产生条件。

–共振的危害和防范措施。

3.共振原理的应用。

–共振放大器。

–共振天线。

–共振吸波器。

–共振匹配器。

三、教学重点与难点重点1.探究受迫振动的产生机理和特征。

2.分析共振现象的产生条件和危害。

难点1.理解共振原理并能够应用于实际问题。

四、教学方法1.课堂讲授2.实验演示3.讨论研究五、教学步骤步骤1：导入通过对现象的观察和思考，引出受迫振动的概念和产生条件，使学生主动思考和参与课堂。

步骤2：讲授1.受迫振动的概念和特征–受迫振动的定义–受迫振动的周期和频率–受迫振动的相位差2.共振的概念和产生条件–共振的定义–共振模型的概述–共振的影响因素–共振的产生条件–共振的危害和防范措施3.共振原理的应用–共振放大器–共振天线–共振吸波器–共振匹配器步骤3：实验演示进行相关实验演示，加深理解和掌握。

步骤4：讲评对学生的实验结果进行讲评，提高学生的实验分析能力和实验创新能力，培养学生的实践动手能力。

步骤5：讨论开展学生讨论，要求学生结合自己的生活和学习实际，分析共振现象并给出建议。

步骤6：总结对本节课所学知识进行总结，重点概括受迫振动和共振的概念和特征，以及共振原理的应用。

六、教学评估方法1.课堂测试2.课后作业3.实验报告七、教学资源•人教版高中物理选择性必修第一册（2019版）•实验器材：共振模型八、教学安排教学时间：两课时九、教学反思本节课主要通过讲解、实验和讨论等多种形式，加深学生对受迫振动和共振现象的认识和理解，并能将其应用到实际问题中解决问题。

2.6 受迫振动共振导学案【学习目标】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，了解产生共振的条件，认识共振是受迫振动的一种特殊情况。

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。

【学习重难点】1.教学重点：理解受迫振动的振幅与驱动力频率之间的关系．2.教学难点：理解共振的原因，掌握共振的运动特点．【知识回顾】1.简谐运动（1）定义1：如果物体的位移与时间的关系遵从正弦函数的规律，即它的振动图像(x ­t图像)是一条正弦曲线，这样的振动是一种简谐运动。

（2）定义2:如果物体在运动方向上所受的力与它偏离平衡位置的位移大小成__正比__，并且总是指向平衡位置__，质点的运动就是简谐运动。

2.简谐振动的能量振动系统的能量一般指振动系统的机械能。

振动的过程就是动能和势能互相转化的过程。

(1)在最大位移处，__势能__最大，__动能__为零；(2)在平衡位置处，__动能__最大，__势能__最小；(3)在简谐运动中，振动系统的机械能__守恒__(选填“守恒”或“减小”)，而在实际运动中都有一定的能量损耗，因此简谐运动是一种理想化的模型。

3．单摆周期公式(1)公式的提出：周期公式是荷兰物理学家__惠更斯__首先提出的。

(2)公式：T＝_，即T与摆长l的二次方根成__正比__，与重力加速度g的二次方根成__反比__。

【自主预习】一、固有振动、阻尼振动1．固有振动振动系统__在不受外力作用下__的振动。

2．固有频率__固有__振动的频率。

3．阻尼振动振幅随时间__逐渐减小__的振动。

二、受迫振动1．驱动力作用于振动系统的__周期性__外力。

2．受迫振动系统在__驱动力__作用下的振动叫受迫振动。

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__驱动力__的频率，与系统的__固有频率__无关。

高二物理选择性必修一2.5《受迫振动共振》导学案学习目标1.理解阻尼振动和受迫振动，用能量的观点分析阻尼振动的振幅变化和受迫振动的共振现象。

2. 理解产生共振的条件，理解固有频率、驱动力频率与振动频率之间的区别和联系。

学习过程：网红桥是游客喜欢参与的游乐活动，原理类似于单摆，游客如果能够跟得上某个节奏（频率），就可以越荡越高，否则就会被抛出。

这个节奏是什么回事？通过对弹簧振子及单摆的研究，我们知道弹簧振子与单摆在没有外力干预的情况下做简谐运动，周期或频率与振幅无关，仅由系统自身的性质决定，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、固有振动和固有频率：1.简谐运动的物体受到的回复力是振动系统内部的相互作用力．如果振动系统不受外力的作用，此时系统的振动叫做________，其振动频率称为________．例题：在飞机的发展史中有一个阶段，飞机上天后不久，飞机的机翼（翅膀）很快就抖动起来，而且越抖越厉害．后来经过人们的探索，利用在飞机机翼前缘处装置一个配重杆的方法，解决了这一问题．在飞机机翼前装置配重杆的目的主要是（）A．加大飞机的惯性B．使机体更加平衡C．使机翼更加牢固D．改变机翼的固有频率简谐振动是理想化的运动，不考虑阻力，机械能守恒。

但实际上所有的振动都会受到阻力，我们荡秋千时会发生什么现象？观察与讨论：水平弹簧振子做振幅逐渐减小的振动，原因？二、阻尼振动1.振动系统受到的________作用叫做阻尼．阻尼振动的振幅不断________．振动系统受到的阻尼越大，振幅减小得________．当阻尼很小时，就可以________，当成________来处理．振动中的能量损失2.阻尼振动特点：①振幅减小，表示机械能；②最终会振动。

阻尼振动的振幅是逐渐减小的，但是它的频率是不发生变化的，频率与________是无关的。

3.振动系统能量衰减的两种方式①振动系统受到阻力作用，机械能逐渐转化为．②振动系统引起邻近介质中各的振动，能量向外辐射出去．例题：如图所示是某单摆做阻尼振动的振动图线，下列说法正确的是（）A．振动过程中周期变小B．摆球P时刻的机械能等于N时刻的机械能C．摆球P时刻的动能大于N时刻的动能D．小球在P时刻和N时刻，受到绳子拉力的大小相等想一想：我们怎样才能让阻尼振动能够持续的振动下去呢？比如荡秋千？三、受迫振动1．驱动力作用于振动系统的性的外力．2．受迫振动(1)定义：系统在作用下的振动．(2)受迫振动的频率(周期)物体做受迫振动达到稳定后，其振动频率总驱动力的频率，与系统的固有频率．举例：机器运转时底座发生的振动、扬声器纸盆的振动，都是受迫振动。

《受迫振动-共振》上课教案七受迫振动共振【教学目标】1、知识目标(1)知道什么叫驱动力，什么叫受迫振动，能举出受迫振动的实例；(2)知道受迫振动的频率等于驱动力的频率，跟物体的固有频率无关；(3)知道什么是共振以及发生共振的条件；(4)知道共振的应用和防止的实例。

2、能力目标(1)通过分析实际例子，得到什么是受迫振动和共振现象，培养学生联系实际，提高观察和分析能力；(2)了解共振在实际中的应用和防止，提高理论联系实际的能力。

3、德育目标(1)通过共振的应用和防止的教学，渗透一分为二的观点；(2)通过共振产生条件的教学，认识内因和外因的关系。

【教学重点】(1)受迫振动概念的建立；(2)什么是共振及产生共振的条件。

【教学难点】(1)物体发生共振决定于驱动力的频率与物体固有频率的关系，与驱动力大小无关；(2)当f＝f＇时，物体做受迫振动的振幅最大。

【教学方法】实验演示、总结归纳与多媒体教学相结合【教具准备】受迫振动演示仪、共振演示仪、两个相同的带有共鸣箱的音叉、橡皮槌、CAI课件【课时安排】1课时【教学过程】一、导入新课实际的振动系统不可避免地要受到摩擦阻力和其他因素的影响，系统的机械能损耗，导致振动完全停止，这类振动叫阻尼振动。

物体之所以做阻尼振动，是由于机械能在损耗，那么如果在机械能损耗的同时我们不断地给振动系统补充能量，物体的振动情形又如何呢?本节课我们来学习这一问题。

二、新课教学1、受迫振动演示：用如图所示的实验装置，向下拉一下振子，观察它的振动情况。

现象：振子做的是阻尼振动，振动一段时间后停止振动。

演示：请一位同学匀速转动把手，观察振动物体的振动情况。

现象：现在振子能够持续地振动下去。

分析：使振子能够持续振动下去的原因，是把手给了振动系统一个周期性的外力的作用，外力结系统做功，补偿系统的能量损耗。

(1)驱动力：使系统持续地振动下去的外力，叫驱动力。

(2)受迫振动：物体在外界驱动力作用下所做的振动叫受迫振动。