2019-2020学年度人教版选修3-4 11.5外力作用下的振动 教案(2)
2019-2020学年度人教版选修3-4 11.5外力作用下的振动 教案(2)第3页

  电磁打点计时器,通过解释打点计时器的工作原理:通入交流电之后,线圈产生周期性变化的磁场,然后使振片被周期性地磁化,从而收到磁铁对它的周期性的上下方向的驱动力,从而进行受迫振动,实现打点计时。而且引导学生看出这个过程中驱动力的频率就是交流电的频率,受迫振动的频率就是打点的频率。然后提出这样一种想法:我们以前使用打点计时器都是在50Hz的交流电下工作的,如果交流电的频率改变了,打点计时器的打点情况会不会也发生改变呢?

  学生们肯定对这个想法会很感兴趣,此时介绍低频信号发生器这种仪器,让学生明白它可以产生不同频率的交流电,然后演示实验:将低频信号发生器与打点计时器相连接,改变低频信号发生器的频率,观察打点计时器打点的情况,同时注意引导学生观察打点的频率和振幅。

  通过演示实验,学生可以比较清楚地得到结论:交流电频率增大,打点计时器打点频率也增大,而振幅却是先增大后减小。

  此时,加以诱导:打点计时器接入50Hz交流电时,打点的周期为0.02s,打点的频率是50Hz,此时驱动力的频率等于受迫振动的频率,再通过刚才的实验现象,学生就基本接受这样的一个结论:受迫振动的频率就等于驱动力的频率。但是,学生对于振幅的变化情况却感觉无法解释,此时疑问重重。

  接下来,为了排除打点计时器实验现象的偶然性,再演示"共振演示器"的实验:电动马达带动偏心轮旋转,偏心轮旋转起来后由于重心位置周期性地变化,从而会给下方弹簧一个周期性的驱动力,从而使弹簧做受迫振动。改变电动马达的频率,让学生观察实验现象。

  从这个实验中,学生可以比较明显的看出:偏心轮没转动一周,弹簧就振动一个周期。这样就更加证实了刚才的结论:受迫振动的频率总是等于周期性驱动力的频率。同时还会发现,随驱动力频率的增大,弹簧的振幅还是先增大后减小。由此,就得到了一个普遍的现象:随驱动力频率的升高,受迫振动的振幅先增大后减小,有一个最大值。这样又引出这样的问题:什么时候受迫振动的振幅最大?

  4.共振

  进行实验探究:在一根张紧的绳子ab上挂了几个摆,其中A、B、C的摆长相等。

  演示:先让A摆摆动,观察在摆动稳定后的现象。提问学生看到的现象。

  学生会发现A摆动起来后,B、C、D、E、F、G也随之摆动。

这时提出问题:(1)B、C、D、E、F、G做的是什么振动?如果是受迫振动,驱动力从何而来?驱动力的频率又是如何?(2)哪个小球振幅最大?哪个最小?它们的固有频率呢?(3)根据分析,能得到什么结论?