高一物理共振现象

第六章 C共振现象一、 教学目的1. 知识和技能领域：1）懂得阻尼振动、受迫振动；2）懂得共振现象和共振的条件。 2. 措施和过程领域：1）感受对物理现象进行观测、分析和归纳的过程。3. 情感、态度、价值观领域：1）激发学习物理的爱好，培养学生求知和探究进取的精神；2）增强理论联系实际的自觉性。二、 教学重点共振现象及共振产生的条件三、 教学难点共振现象及共振产生的条件四、 教学准备弹簧振子五、 教学设计思路及教学流程情景引入 演示实验：固有振动，受迫振动 阻尼振动、受迫振动固有振动与固有频率 自主活动：观测共振现象共振现象共振产生的条件 STS微波炉加热原理六、 教学过程 引入：历史上曾发生这几件事，第一件事发生在拿破仑带领法导入侵西班牙时，有一支部队从铁链悬桥上通过时，土兵门跨着整洁而有力的步伐，忽然轰隆一声响，桥的一头跌入了大河，把所有的土兵和军官都抛进了水里。尚有一件事发生的俄国圣彼得堡，一只部队在通过丰坦卡河上的大桥时，也是跨着有节奏的步伐，同样发生了桥坠人之的事件。教材P128，1940年，美国的全长860m的塔柯姆大桥因大风引起的振动而塌毁 图 6-13(a)，尽管当时的风速还不到设计风速限值的1/3。图 6-13(a) 图 6- 13(b)上世纪中叶，法国昂热市附近一座长102m的桥，因一队士兵在桥上齐步走，引起桥梁坍塌，死亡226人。持续发出的某种频率的声音会使玻璃杯破碎 图 6- 13(b) 。这是什么因素呢？结识物理是我们解释、运用和改造自然的工具，激发学习物理知识的热情和爱好，产生好奇心，激起求知欲。新课：一.教材P128“人们谈”（学生讨论）   1. 重新观测实际弹簧振子的振动过程，发既有什么现象？弹簧振子在阻力作用下振幅越来越小.   2. 简谐运动是抱负状况还是实际状况？为什么？简谐振动是抱负状况，由于不受阻力的振动是不存在的.   3. 诸多状况虽有阻力存在，但振子振动的振幅仍可保持不变，这是为什么？在外力作用下振子的能量不断得到补充，振子振幅就不变了.     阻尼振动：振幅不断减小的振动     无阻尼振动：振幅不变的振动二.教材P128：摸索研究“ 1. 演示先让弹簧下面悬挂的重物作自由振动，记录它的振动频率（或周期）；然后转动摇把，观测振子的振动频率。注意这两个频率的不同，前一种振动是由弹簧振子自身的性质决定，后一振动由外来驱动力决定。演示，引导学生观测两种振动状况。   固有振动：有物体自身构造和特性决定的振动.    固有频率：固有振动的频率.   受迫振动：有外力驱动下的振动，其频率等于驱动里频率与固有频率无关.（学生讨论）举出几种固有振动和受迫振动的实例。2.演示以不同转速转动装置的摇把，你观测到什么现象？当摇把的转动频率（驱动力频率）接近弹簧振子的固有频率时，振子的振幅逐渐_ 增大_ ；当驱动力频率等于固有频率时，振子的振幅_ 最大_ ，这种现象就称为共振。，引导学生观测不同驱动力频率下弹簧振子的振幅状况.   共振：条件：驱动力频率与物体固有频率接近或相等时.         现象：物体振幅剧可增大培养学生联系实际，善于观测，勤于思考。科学推理、联系实际、敢于创新的科学精神。三.讨论为什么桥梁倒塌：   桥梁有自己的固有振动的频率，当一大队人迈着整洁的步伐过桥，脚步产生的周期性作用力也有一定的频率，如果这个作用力的频率接近（或等于）桥的固有频率时，就会发生共振。共振的成果是桥的震动越来越强，到最后超过了桥的承受能力时，桥梁就倒塌提问：应当怎么样过桥？答：军队过桥时不能还着整洁步伐，这样就不会产生周期性作用力，就不会使桥产生共振.培养学生联系实际，勤于思考，科学推理，敢于创新的科学精神和自主学习的能力。四.教材P129“自主活动”用两个固有频率完全相似的音叉做如图 6-15 所示实验，观测所发生的现象，阐明因素。 图 6-15示例：如图 6-16 所示，在一块木板上安装几片由同样材料制成的厚度和宽度相似但长度不同的塑料片。木板上还装有一只转速可调、带有偏心装置的电动机。当电动机以不同速度转动时，电动机会引起木板振动。阐明观测到的现象，并作出解释。分析：本实验研究共振现象，电动机提供驱动力，塑料片在此驱动力作用下，做受过振动。观测的重点是不同长度塑料片的振幅与电动机的转速的关系。电动机的转速变化就是驱动力频率的变化。解答：当电动机转动时，塑料片均发生振动；电动机转速达到某值时，其中一片塑料片会发生剧烈振动，振幅达到最大；当电动机的转速由零逐渐增大时，塑料片会按从长到短的顺序相继地发生剧烈振动。当电动机产生的驱动力的频率远离塑料片的固有频率时，塑料片振动的振幅很小；当驱动力的频率与某一塑料片的固有频率接近或相等时，该塑料片就会发生共振，它的振幅将会迅速增大到非常可观的限度。 图 6-16对于由同样材料制成的、厚度和宽度相似但长度不同的塑料片来说，塑料片的固有频率仅与长度有关，长度愈短，固有频率愈高（这可通过直接观测或通过 DIS 实验测量验证）。因此，当电动机的转速由零逐渐增大时，最长的塑料片先发生共振，然后长度较短些的塑料片发生共振以此类推。于是我们就可观测到这些塑料片相继地发生共振的现象。 五.“STS”微波炉加热原理食物中水分子的振动频率约为2500MHz ，具有大体相似频率的电磁波称为 “微波” 。微波炉加热食品时，炉内产生很强的振荡电磁场，使食物中的水分子作受迫振动，发生共振，将电磁辐射能转化为内能，从而使食物的温度迅速升高。微波加热是对物体内部的整体加热，极大地提高了加热效率，完全变化了人类加热物体的方式。结识到物理规律在现实生活中的运用，结识物理是我们解释、运用和改造自然的工具，激发学习物理知识的热情和为祖国繁华昌盛刻苦学习的目的。六. 回家作业：教材P130 阅读“拓展联想”；教材P131132 “训练与应用”。