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选修3-4(2011年7月第4版)《第4节生活中的振动》最新教案优质课下载
科学思维:
1、通过运用对比实验的方法,得出结论:受迫振动的周期取决于驱动力的周期。
2、通过分小组实验和讨论环节,培养学生的团队协作能力。
3、能把实验和理论结合起来,比如分组实验中能够联系单摆和物体的相互作用。
科学态度与责任:
1、经历实验探究,激发学习物理的兴趣,培养学生尊重客观事实、认真严谨的科学态度,碰到错误应有的坚持不懈态度。
2、通过用共振解释有关物理现象,培养学生用所学物理知识应用于生活实践中去,体现物理学在生活中的指导作用。
教学重点:受迫振动,共振。
教学难点:驱动力的频率、固有频率的区别。
教学教具:弹簧振子、受迫振动演示仪、摆的共振演示器。
(一)复习提问
注意观察教师的演示实验。教师把弹簧振子的振子向右移动至B点,然后释放,则振子在弹性力作用下,在平衡位置附近持续地沿直线振动起来。重复两次让学生在黑板上画出振动图象的示意图(图1中的Ⅰ)。
再次演示上面的振动,只是让起始位置明显地靠近平衡位置,再让学生在原坐标上画出第二次振子振动的图象(图1中的Ⅱ)。Ⅰ和Ⅱ应同频、同相、振幅不同。
结合图象和振子运动与学生一起分析能量的变化并引入新课。
(二)新课教学
现在以弹簧振子为例讨论一下简谐运动的能量问题。
问提1:振子从B向O运动过程中,它的能量是怎样变化的?(弹性势能减少,动能增加。)
问提2:振子从O向C运动过程中能量如何变化?振子由C向O、又由O向B运动的过程中,能量又是如何变化的?
问提3:振子在振动过程中总的机械能如何变化?(运用机械能守恒定律,得出在不计阻力作用的情况下,总机械能保持不变。)
1、总机械能守恒
将振子从B点释放后在弹簧弹力(回复力)作用下,振子向左运动,速度加大,弹簧形变(位移)减少,弹簧的弹性势能转化为振子的动能。当回到平衡位置O时,弹簧无形变,弹性势能为零,振子动能达到最大值,这时振子的动能等于它在最大位移处(B点)弹簧的弹性势能,也就是等于系统的总机械能。
在任何一位置上,动能和势能之和保持不变,都等于开始振动时的弹性势能,也就是系统的总机械能。
小结:由于简谐运动中总机械能守恒,所以简谐运动中振幅不变。如果初始时B点与O点的距离越大,到O点时,振子的动能越大,则系统所具有的机械能越大。相应地,振子的振幅也就越大,因此简谐运动的振幅与能量相对应。
问提4:怎样才能使受阻力的振动物体的振幅不变,而一直振动下去呢?(应不断地向系统补充损耗的机械能,以使振动物体的振幅不变。)
这种振幅不变的振动叫等幅振动。例如:电铃响的时候,铃锤是做等幅振动。电磁打点计时器工作时,打点针是做等幅振动。挂钟的摆是做等幅振动,它们的共同特点是,工作时振动物体不断地受到周期性变化外力的作用。这种周期性变化的外力叫驱动力。