1、第4节生活中的振动(教师用书独具)课标要求知识与技能1.知道什么是阻尼振动，知道实际的振动过程是阻尼振动，了解阻尼振动的图象. 2.知道什么是受迫振动理解受迫振动的周期取决于驱动力的周期，而与系统的固有周期无关. 3.知道什么是共振理解共振产生的条件知道如何应用有利的共振和如何防止有害的共振过程与方法1.通过实验训练学生的观察能力，归纳总结能力. 2.通过学生列举或解释自然现象中的生活实例培养学生用物理原理和研究方法解决实际问题的能力.情感态度与价值观让学生领略物理现象的奇妙与和谐，发展学生的好奇心与求知欲体验探究的艰辛与乐趣.课标解读1知道什么是阻尼振动，理解阻尼振动中能量转化的情况2知道什
2、么是受迫振动，知道受迫振动的振动频率跟固有频率无关，等于其驱动力的频率3知道共振及其发生的条件，了解防止或应用共振的实例教学地位本节是简谐运动相关知识的拓展和延伸简谐运动是一个理想化的物理模型通过此理想化的模型可以研究机械振动，相比之下受迫振动与共振则是常见的振动现象更为贴近生活故本节学习的过程对培养学生善于观察与思考的学习习惯有重要的作用(教师用书独具)新课导入建议情景引入：介绍桥梁因大风引起的振动而坍塌的视频；声音震碎玻璃杯的视频；船只因海浪引起的振动而侧翻的视频，引导学生初步的猜测和思考引入本节内容教学流程设计步骤3：师生互动完成“探究1”(除例1外可再变换命题角度，补充一个例题以拓展学
3、生思路)步骤8：先由学生自己总结本节的主要知识，教师点评，安排学生课下完成【课后知能检测】课标解读重点难点1.知道什么是阻尼振动，知道实际的振动过程是阻尼振动，了解阻尼振动的图象. 2.掌握受迫振动的概念，理解受迫振动的振幅与驱动力的频率之间的关系. 3.理解共振的原因，掌握产生共振的条件知道生活中共振的应用与防止1.受迫振动与共振的概念以及产生共振的条件(重点) 2.受迫振动的周期与哪些因素有关(难点)阻尼振动1.基本知识(1)阻尼振动阻尼振动是指振幅逐渐减小的振动振动系统受到的阻力越大，振幅减小得越快(2)阻尼振动产生的原因振动系统克服摩擦力和其他阻力做了功，系统的机械能不断减小，振幅也不
4、断减小(3)阻尼振动的图象如图141所示，振幅逐渐减小，最后停止振动图141(4)实际振动的理想化当阻力很小时，在不太长的时间内看不出振幅明显减小，可以把它当做简谐运动来处理2思考判断(1)做阻尼振动的物体因克服摩擦或其他阻力做功，它的机械能逐渐减小()(2)做阻尼振动的物体其振动频率不变()图1423探究交流如图142所示，将弹簧振子浸在泥浆中，把小球拉开后，再放开，我们发现它只能缓慢地回到平衡位置而不能振动，试说明其原因【提示】在泥浆中，弹簧振子受到阻力大机械能迅速减小，故回到平衡位置而不能振动受迫振动与共振1.基本知识(1)受迫振动驱动力：给振动物体施加的一个周期性的外力受迫振动：在周期
5、性外力作用下的振动受迫振动的周期或频率物体做受迫振动时，振动稳定后的周期或频率总等于驱动力的周期或频率，与物体的固有周期或固有频率无关(2)共振条件：驱动力的频率等于物体的固有频率特征：共振时，物体振动的振幅最大共振曲线：如图143所示图143(3)共振的应用与防止共振的应用在应用共振时，应使驱动力频率接近或等于振动系统的固有频率，振动将更剧烈共振的防止在防止共振时，驱动力频率与系统的固有频率相差越大越好2思考判断(1)做受迫振动的物体其频率由自身决定()(2)驱动力的频率越大振动物体振幅越大()(3)共振的条件是驱动力的频率等于物体的固有频率()3探究交流用扁担挑水时，有时桶里的水会荡得厉害
6、，甚至从桶中溅出来，这是为什么？如何避免这一现象的发生？【提示】挑水时，由于行走时肩膀的起伏，人通过扁担对水桶作用，使水受到驱动力而做受迫振动，当驱动力的频率接近(或等于)桶里水的固有频率时，水桶里的水就发生共振，所以水会荡得厉害，以至于飞溅出来为了避免发生这种现象，就要使驱动力的频率尽量远离桶里水的固有频率，解决的办法有改变步频或停止走动片刻，也可以在桶里放些漂浮物，增大阻力，使振动系统克服阻力做功，消耗部分机械能，以减小水的振幅几种机械振动的比较【问题导思】1阻尼振动与简谐运动有何区别？2自由振动与受迫振动有何区别？1阻尼振动与简谐运动的比较振动类型比较项目阻尼振动简谐运动产生原因受到阻力
7、作用不受阻力作用振幅如果没有能量补充，物体的振幅会越来越小振幅不变振动能量有损失保持不变振动频率不变不变振动图象实例用锤敲锣，由于锣的振动，发出响亮的锣声，但锣声越来越弱，振幅越来越小，属阻尼振动弹簧振子的振动2.自由振动、受迫振动和共振的关系振动类型项目自由振动受迫振动共振振动周期或频率由系统本身性质决定，即固有周期或固有频率由驱动力的周期或频率决定，即TT驱或ff驱T驱T固或f驱f固振动能量振动物体的机械能不变由产生驱动力的物体提供振动物体取得L的能量最大常见例子弹簧振子或单摆(TA，故C共振，B不共振，C的振幅比B的振幅大，所以C、D正确【答案】CD5(2013石河子检测)一洗衣机在正常
8、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，然后振动再逐渐减弱，对这一现象，下列说法正确的是()正常工作时，洗衣机波轮的运转频率比洗衣机的固有频率大正常工作时，洗衣机波轮的运转频率比洗衣机的固有频率小正常工作时，洗衣机波轮的运转频率等于洗衣机的固有频率当洗衣机振动最剧烈时，波轮的运转频率恰好等于洗衣机的固有频率A BC D【解析】洗衣机切断电源，波轮的转动逐渐慢下来，在某一小段时间内洗衣机发生了强烈的振动，说明了此时波轮的频率与洗衣机固有频率相同，发生了共振此后波轮转速减慢，则f驱f固，所以共振现象消失，洗衣机的振动随之减弱，所以答案是C.【答案】C6(2013贵阳高二检测)如
9、图148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8 Hz，乙弹簧振子的固有频率为72 Hz，当支架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()图148A甲的振幅较大，且振动频率为8 HzB甲的振幅较大，且振动频率为9 HzC乙的振幅较大，且振动频率为9 HzD乙的振幅较大，且振动频率为72 Hz【解析】甲、乙弹簧振子在驱动力作用下都做受迫振动，振动的频率等于驱动力的频率，即f甲f乙f驱因为f驱更接近甲的固有频率f0，所以甲的振幅较大，B正确【答案】B7(多选)(2013福州检测)有甲、乙、丙三个单摆，它们的固有频率分别为f、4f、
10、6f，都在频率为4f的驱动力作用下做受迫振动，比较这三个单摆，则()A乙的振幅最大，丙的其次，甲的最小B乙的振幅最大，甲的其次，丙的最小C它们的振动频率都为4fD乙的振动频率为4f，甲的振动频率为f，丙的振动频率为6f【解析】驱动力的频率为4f，与乙摆的固有频率相同，因此乙发生共振，所以乙的振幅最大；丙的固有频率为6f，甲的固有频率为f，所以丙的固有频率更接近驱动力的频率，所以丙的振幅大于甲的振幅，但比乙小，故A正确，B错误；由于三个单摆均做受迫振动，因此其频率均为4f，故C正确，D错误【答案】AC8大海中航行的轮船，受到大风大浪冲击时，为了防止倾覆，应当改变航行方向和_，使风浪冲击力的频率远
11、离轮船摇摆的_【解析】为避免轮船做受迫振动的振幅过大，要使风浪冲击力的频率远高于轮船摇摆的频率【答案】速度频率9(2011江苏高考)将一劲度系数为k的轻质弹簧竖直悬挂，下端系上质量为m的物块将物块向下拉离平衡位置后松开，物块上下做简谐运动其振动周期恰好等于以物块平衡时弹簧的伸长量为摆长的单摆周期请由单摆的周期公式推算出该物块做简谐运动的周期T.【解析】由单摆周期公式T2且klmg解得T2.【答案】210如图149所示，为一单摆的共振曲线图中横轴表示周期性驱动力的频率，纵轴表示单摆的振幅，求此单摆的摆长图149【解析】由图象可以看出，当驱动力的频率为0.4 Hz时，单摆的振幅最大，此时单摆共振由共振的条件可知，单摆的固有频率为0.4 Hz.由于T2，可得l1.55 m.【答案】1.55 m