简谐运动的能量 阻尼振动 受迫振动 共振
【教学目标】
1．知道振幅越大，振动的能量（总机械能）越大．
2．对单摆，应能根据机械能守恒定律进行定量计算．
3．对水平的弹簧振子，应能定性地说明弹性势能与动能的转化．
4．知道什么是阻尼振动和阻尼振动中能量转化的情况．
5．知道在什么情况下可以把实际发生的振动看作简谐运动．
6．知道什么是受迫振动，知道受迫振动的频率等于驱动力的频率．
7．知道什么是共振以及发生共振的条件，知道共振的应用和防止的实例．ks5u.com
【重点难点】
1．理解简谐运动的物体机械能守恒。
2．会分析简谐运动中各种能量之间的转化和相关计算。
3．理解受迫振动的频率等于驱动力的频率。
4．掌握共振的条件及其应用。
【教学方法】
实验演示，计算机辅助教学
【教学用具】
弹簧振子演示器，单摆演示器，课件、受迫振动演示器，共振演示器，两个频率相等的音叉
【教学过程】[高考资源网KS5U.COM]
一、简谐运动的能量
1、实例分析：
（1）水平方向的弹簧振子：
分析：只有弹簧的弹力做功，只发生动能和弹性势能的相互转化，系统的机械能守恒。
（2）竖直方向的弹簧振子：
分析：只有重力和弹簧的弹力做功，只发生动能和弹性势能及重力势能的相互转化，系统的机械能守恒。
（3）单摆：
分析：只有重力做功，只发生动能和重力势能的相互转化，系统的机械能守恒。
2、简谐运动的能量：
（1）简谐运动的能量与振幅有关：振幅越大，振动的能量越大。
（2）简谐运动是无阻尼振动，也叫等幅振动。
（3）简谐运动中能量的转化周期为振动周期的一半。
二、阻尼振动
1、定义：振幅逐渐减小的振动叫阻尼振动，也叫减幅振动。
2、振幅减小得快慢跟所受的阻尼有关：阻尼越大，振幅减小得越快。
3、当阻尼很小时，在一段不太长的时间里看不出振幅有明显的变化，此时可以认为是简谐运动。
【例1】如果存在摩擦和空气阻力，那么，任何物体的机械振动严格地讲都不是简谐振动，在振动过程中振幅、周期和机械能将：（ B ）ks5u.com
A、振幅减小，周期减小，机械能减小 B、振幅减小，周期不变，机械能减小
C、振幅不变，周期减小，机械能减小 D、振幅不变，周期不变，机械能减小
分析：相对同样的简谐运动系统，其周期变大。
【例2】一个单摆摆长为L，摆球质量为m，摆动时最大偏角为α，取摆球在平衡位置时的重力势能为零，则这个摆具有的机械能有多大？当摆动到偏角为β的位置时，摆球具有的速度有多大？
（mgl(1-cosα)， ）[Ks5u.com]
三、受迫振动
1、驱动力：维持受迫振动的周期性外力叫做驱动力。
2、受迫振动：物体在外界驱动力作用下的振动叫做受迫振动。
3、受迫振动的周期和频率：
（1）物体自由振动时，其周期和频率等于振动系统本身的固有周期和固有频率。
（2）物体做受迫振动时，振动稳定后的频率等于驱动力的频率，跟物体的固有频率无关。
四、共振
1、共振：驱动力的频率接近物体的固有频率时，受迫振动的振幅增大，这种现象叫做共振。
2、共振条件：f驱＝f固
3、特点：
（1）当驱动力的频率等于物体的固有频率时，受迫振动的振幅最大。
（2）当驱动力的频率与物体的固有频率相差越大时，受迫振动的振幅越小。
4、共鸣：声音的共振现象叫共鸣。
5、共振的应用和防止：
（1）应用：转速计、共振筛等
（2）防止：
【例3】在火车车厢里用悬线吊着一个小球，由于铁轨接合处的震动使球摆动，如果铁轨长12.5m，线长40cm，那么当火车速度达多少时，球摆动的振幅最大？
【例4】右图为一单摆的共振曲线，则该单摆的摆长约为多少？共振时单摆的振幅多大？（g取10m/s2）
【例5】汽车在一条起伏不平的公路上行驶，路面上凸起处相隔的距离大约都是16m，汽车的车身是装在弹簧上，当汽车以8m/s的速度行驶时，车身起伏振动得最激烈，则弹簧的固有频率是多少？
【课外作业】
教材P43—（4）、（5）
【教学随感】
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