高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册第二章 机械振动6 受迫振动 共振优质导学案

这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册第二章 机械振动6 受迫振动 共振优质导学案，文件包含人教版2019高中物理选择性必修第一册26《受迫振动共振》导学案教师版docx、人教版2019高中物理选择性必修第一册26《受迫振动共振》导学案学生版docx等2份学案配套教学资源，其中学案共12页， 欢迎下载使用。

【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 与 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__ __，并且总是指向 __，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，__ __最大，__ __为零；
(2)在平衡位置处，__ __最大，__ __最小；
(3)在简谐运动中，振动系统的机械能__ __(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__ __首先提出的。
(2)公式：T＝__ __，即T与摆长l的二次方根成_ __，与重力加速度g的二次方根成__ __。
【自主预习】
一、固有振动、阻尼振动
1．固有振动
振动系统__ __的振动。
2．固有频率
__ __振动的频率。
3．阻尼振动
振幅随时间__ __的振动。
二、受迫振动
1．驱动力
作用于振动系统的__ __外力。
2．受迫振动
系统在__ __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__ __的频率，与系统的__ __无关。
三、共振
1．条件
驱动力频率__ __系统的固有频率。
2．特征
共振时受迫振动的物体__ __最大。
3．共振的应用与防止
(1)共振的应用
采用方法：在应用共振时，驱动力频率接近或等于振动系统的__ __。
(2)共振的防止
采用方法：在防止共振时，驱动力频率与系统的__ __相差越大越好。
【课堂探究】
新课导入
观看视频，你是否可以用物理知识解释溅起层层水花这一现象的原因呢？
任务一 振动中的能量损失
（一)固有频率
1.让单摆、弹簧振子自由振动，如果没有外力干扰，则单摆、弹簧振子做什么运动？
2.单摆、弹簧振子做简谐运动时，其周期或频率与哪些因素有关？
3.阅读课文，总结什么是固有振动，什么是固有频率？
（二）阻尼振动
观察实验：如图所示的实验装置为一挂在曲轴上的弹簧振子，用手将振子向下拉动一下释放，观察较长一段时间，你发现振子在振动过程中振幅有什么变化？为什么会出现这种现象？
现象：
查阅课本，总结什么是阻尼振动？
阻尼振动：
阻尼振动中，由于存在阻力，振幅不断减小，故振动系统的机械能将不断减少，那么，振动系统的周期和频率也会发生变化吗？
阻尼振动的能量有什么特点？
任务二 受迫振动
受迫振动
阻尼振动最终要停下来，那么怎样才能产生持续的振动呢？
查阅课本，总结什么是受迫振动，什么是驱动力？
受迫振动：
驱动力：
受迫振动的频率与什么因素有关呢？
你知道受迫振动在生产生活或科学技术有哪些具体应用。
任务三 共振
（一）实验探究受迫振动振幅与固有频率关系
物体做受迫振动的振幅是否也跟它的固有频率无关呢?请同学们观看实验，然后进行总结。
请同学们查阅资料，回答什么是共振？
观看受迫振动规律图：
横轴：表示驱动力的频率，纵轴：表示受迫振动的振幅
尝试描述下特点？
在生活生产或科技领域中，哪些利用了共振，它们工作原理是什么？
在生活生产或科技领域中，共振有哪些危害？
请同学们观看视频，认识共振的危害。
1.1831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。
2.1940 年11月7日美国 Tcama 悬索桥因风共振而坍塌。
你知道有哪些措施可以有效避免共振的危害？
【自我测评】
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
2．(多选)下列说法正确的是( )
A．实际的自由振动必然是阻尼振动
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自身物理条件无关
3.如图所示，在曲轴A上悬挂一个弹簧振子，如果不转动把手B，而用手向下拉振子小球m，放开手后，让小球上下自由振动测得弹簧振子做30次全振动所用的时间是15 s；如果匀速转动把手，也可使弹簧振子上下振动。若使把手以转速n＝30 r/min匀速转动，当弹簧振子的振动达到稳定后，它的振动周期是____ s。若要想使弹簧振子的振幅达到最大，则把手的转速应为____r/min。
4.(2020·江苏省扬州中学高二下学期期中)一个单摆在地面上做受迫振动，其共振曲线(振幅A与驱动力频率f的关系)如图所示，则( )
A．此单摆的固有周期约为0.5 s
B．此单摆的摆长约为1 m
C．若摆长增大，单摆的固有频率增大
D．若摆长增大，共振曲线的峰将向右移动
【学后反思】本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？