人教版高中物理選擇性必修1第2章第6節受迫振動共振教學設計

課題受迫振動單元2學科物理年級高二

阻尼振動與受迫振動是外力作用下的振動，為了與之區別，本節首先閘述振動系統沒有

受到外力作用時的固有振動，此時的頻率稱為固有頻率。然后從振動圖像和能量的角度分析

阻尼振動，再介紹受迫振動，以及共振現象和共振曲線。

教材將阻尼振動、受迫振動、共振三個概念放在一起，目的在于使學生能夠很好地通過

比較來認識這幾種振動。阻尼振動、受迫振動都屬于外力作用下的振動。阻尼振動的外力是

阻力，做功將消耗系統的機械能。受迫振動的外力既有阻力，又有驅動力，驅動力做的正功

將補償阻力做的負功，振動能夠穩定存在。共振是受迫振動的一種特殊情況，此時驅動力

教材

分析頻率等于固有頻率，驅動力做正功，且明顯大于阻力做的負功，系統機械能在不斷增大，導

致振幅也明顯增大，達到共振。從外力做功和能量轉化角度來分析這幾種振動是學習本節的

基本思路。

認識固有頻率、驅動力頻率與振動頻率之間的區別和聯系是認識受迫振動特點的關鍵，

也是認識共振現象的前提。對阻尼振動和受迫振動的認識進一步豐富了學生的運動與相互作

用觀。本節的難點是認識固有頻率、驅動力頻率與振動頻率之間的區別和聯系，以及認識生

活中相關現象的振動特點，重點是了解發生共振現象的條件及用相關知識解釋實例。

1、知道什么是阻尼振動和受迫振動，會用能量觀點分析阻尼振動的振幅變化和受迫振

動的共振現象。

2、通過實驗認識固有頻率、驅動力頻率與振動頻率之間的區別和聯系，了解產生共振

教學的條件，認識共振是受迫振動的種特殊情況。

目標3、能夠根據實際生活中的振動特點，應用振動的規律解釋與解決相關問題。

與核物理觀念：知道什么是阻尼振動，什么叫驅動力，什么叫受迫振動。

心素

科學思維：能舉出受迫振動的實例，知道受迫振動的頻率由驅動力的頻率決定。

養

科學探究：知道什么是共振以及發生共振的條件。

科學態度與價值觀：在問題分析探究的過程中，培養學生獨立思考的能力，養成能量守

恒的物理思想。

重點知道什么是共振以及發生共振的條件。

難點知道什么是共振以及發生共振的條件。

教學過程

教學環節教師活動學生活動設計意圖

導入新課“洗”是古代盥洗用的臉盆，多用青銅鑄成，

現代亦有許多仿制的工藝品。倒些清水在其中，用觀看“洗”通過明顯的

手掌慢慢摩擦盆耳，盆就會發出嗡嗡聲，到一定節的相關視頻。演示實驗現象，

奏時還會濺起層層水花。這是為什么?吸引學生的注意

力，已發學生思

考，引出新課。

講授新課一、固有周期和固有頻率

物體的振動周期與頻率由振動物體本身性質閱讀課讓學生自主

決定的，與振幅無關。本，找出“固學習，培養學生

l有周期”和“固總結歸納能力。

T2π

如：彈簧振子:g單擺：有頻率”的概

固有振動：振動系統不受外力作用的振動念。

固有周期：固有振動的周期T0

固有頻率：固有振動的頻率f0

二、阻尼振動

1、演示閱讀課通過閱讀課

2、阻尼振動：振幅逐漸減小的振動本，知道什么本和演示實驗，

3、阻尼振動的圖像：叫做阻尼振讓學生更直觀的

4、振動系統受到的阻尼越大，振幅減小得越動。感受到什么是阻

快，阻尼過大時，系統將不能發生振動。尼振動。

5、實際的自由振動一定是阻尼振動

觀察演示

實驗后，嘗試

畫出阻尼振動

的圖像。

三、受迫振動

用什么方法才能得到持續的振動呢？

1、驅動力：

通過實驗觀

作用在振動系統上的周期性外力

觀察受迫察，讓學生通過

2、受迫振動：

振動現象，總現象發現規律，

系統在驅動力作用下的振動

結其特點。總結規律。

3、受迫振動的特點：

受迫振動的頻率總等于驅動力的頻率，

與系統的固有頻率無關。

四、共振（演示）

當驅動力的頻率與系統的固有頻率接近時會總結規律，

出現什么現象？找出特點。

1、共振曲線通過實驗

2、共振現象，總結共

驅動力的頻率等于系統的固有頻率時，受迫振振的特點。

動的振幅最大，這種現象叫做共振。

驅動力的頻率與系統的固有頻率相差越少，

振幅越大，相差越多，振幅越小。

五、共振的防止和應用

共振現象在生活中有哪些應用？了解工作

1、防止：（演示）在日常生活中

使驅動力的頻率與物體的固有頻率不同，而且的應用和防

相差越大越好。止。

2、應用：（演示）

使驅動力的頻率接近或等于振動物體的固有

頻率。

課堂練習1、(多選)下列關于共振和防止共振

的說法,正確的是()

A.共振現象總是有害的,所以要避免共振現象

發生

B.隊伍過橋要慢行是為了不產生周期性的驅

動力,從而避免產生共振

C.火車過橋慢行是為了使驅動力的頻率遠小

于橋的固有頻率,從而避免產生共振

D.利用共振時,應使驅動力的頻率接近或等于

振動物體的固有頻率;防止共振危害時,應使驅動

力的頻率遠離振動物體的固有頻率通過小組討

答案：CD論，完成表格，

小組討論：對比簡諧運動、阻尼振動、受迫振小組討加深對基礎知識

動論，完成表格。的理解和應用。

課堂練習2、(多選)單擺做阻尼振動的振動圖

像如圖所示,下列說法正確的是()

A.擺球在A時刻的動能等于B時刻的動能

B.擺球在A時刻的勢能等于B時刻的勢能

C.擺球在A時刻的機械能等于B時刻的機械能

D.擺球在A時刻的機械能大于B時刻的機械能

解析:在單擺振動過程中,因不斷克服空氣阻

力做功使機械能逐漸轉化為內能,故選項C錯誤,選

項D正確;雖然單擺總的機械能在逐漸減小,但在振

動過程中動能和重力勢能仍在不斷地相互轉化,由

于A、B兩時刻,單擺的位移相等,所以重力勢能相

等,但動能不相等,故選項A錯誤,選項B正確。

答案：BD

拓展提高1、(多選)單擺在空氣中做阻尼振動,下列說法

正確的是()完成拓展通過完成練

A.振動的機械能逐漸轉化為其他形式的能量提高練習題。習，鞏固基礎知

B.后一時刻擺球的動能一定比前一時刻小識。

C.后一時刻擺球的勢能一定比前一時刻小

D.后一時刻擺球的機械能一定比前一時刻小

解析:由于單擺在空氣中做阻尼振動,克服空

氣、摩擦阻力做功,使機械能不斷減少而轉化為內

能。后一時刻的動能和勢能不一定比前一時刻小,

但后一時刻擺球的機械能一定比前一時刻小。

答案：AD

2、(多選)下列說法正確的是()

A.實際的自由振動一定是阻尼振動

B.在外力作用下的振動是受迫振動

C.阻尼振動的振幅越來越小

D.受迫振動穩定后的頻率與振動系統自身物

理條件無關

解析:實際的自由振動,必須不斷克服外界阻

力做功而消耗能量,振幅會逐漸減小,所以必然是

阻尼振動,故選項A、C正確;只有在周期性外力(驅

動力)作用下的物體所做的振動才是受迫振動,故

選項B錯誤;受迫振動穩定后的頻率由驅動力的頻

率決定,與自身物理條件無關,故選項D正確。

答案：ACD

3、在一根張緊的水平繩上懸掛五個擺,其中A、

E的擺長為l,B的擺長為0.5l,C的擺長為1.5l,D

的擺長為2l。先使A振動起來,其他各擺隨后也振

動起來,則在B、C、D、E四個擺中,振幅最大的是

()

A.BB.CC.DD.E

解析:A振動起來以后,B、C、D、E四個擺均做

受迫振動,其中E的擺長與A的擺長相等,即固有周

期相等,故E擺滿足共振的條件,其振幅最大。

答案：D

4、(多選)一洗衣機脫水桶在正常工作時非常

平穩,當切斷電源后,發現洗衣機先是振動越來越

劇烈