高中物理人教大纲版第二册：9.7 受迫振动、共振（备课资料）.docVIP

备课资料 资料一：弦乐器上的“共鸣箱”是起共鸣作用的吗? 胡琴的琴筒、提琴的琴体等.当琴弦振动起来,就会随之做受迫振动,从而增大了发声体辐射面积,此即“共鸣箱”的作用． 弦在发声时会发出多种频率的声音,“共鸣箱”内的空气柱不可能跟弦振动的各种频率都发生共振,若有的频率发生了共振,则这一频率的声音会特别响亮,反而会破坏乐曲的和谐,因而弦乐器倒是应避免尖锐的共振现象. 摘自《物理教师》P21.2002.4 资料二：生活中的共振现象 次声波所引起的共振会对人体造成一定危害,住在高层建筑里的人遇到大风天气,很容易产生头晕、恶心等不舒适的感觉,这是因为风声使高楼振动产生低频次声波,而人体器官固有频率也很低，这样二者当频率接近时导致人体器官发生低频共振．于是出现不舒适的感觉． 晕车现象也是由于车身摇晃产生次声波．次声波引起人体内脏共振，如果振幅过大，当然就容易发生恶心、呕吐现象． 声音的共振也有有利的一面．美国有一农妇，习惯于用吹笛的方式招呼丈夫回家吃午饭． 可当她有一次吹笛时，居然发现树上的毛毛虫纷纷坠地而死．惊讶之余，她到自己的果园吹了几个小时，一下子将果树上的毛毛虫收拾得一千二净.究其原因,还是角笛发出的声音引起毛毛虫内脏发生剧烈共振而死亡． 超声波共振在生产中应用广泛,利用超强超声波进行清洗、乳化、粉碎、焊接等工艺处理无不是靠声波的共振完成的． 摘自《中学物理》2001．2 资料三：对音叉的共鸣实验的改进 为了加强音叉共鸣实验效果，可对课本上研究音叉的共鸣实验做如下改进： 用一根细线拴一乒乓球使其在竖直方向上静止时恰好停靠在音叉B旁．如图所示 实验时,在敲击音叉A时，由于共振．音叉B振动使乒乓球弹开,从而将不明显的听觉感 知转化为明显的视觉感知． 资料四：关于共振中的演示实验 一、常规演示方法： 在教学时,常规实验方法是在一根张紧的细绳上悬挂几个单摆,有的固有频率相同.有的固有频率不同． Il 如右图所示，B、C两摆的固有频率相同． 实验时，让单摆A先摆动起来，对其他的摆产生驱动力，其他的摆也会振动起来，振幅越来越大，并且单摆B、C的振幅大于单摆D、E的振幅．同时单摆A的振幅逐渐减小，直到为零，当单摆A的振幅为零时，单摆B、C的振幅达到最大，之后又逐渐减小．直到为零，此时，单摆A和单摆D,E的振幅不为0，即单摆D、E的振幅又大于单摆B、C的振幅．在整个过程中，出现单摆B、C的振幅有时大于单摆D、E的振幅，有时又小于单摆D、E的振幅，那么．什么时候能说明产生了共振现象呢? 有的老师从能量的观点来分析，指出当单摆B、C的振幅明显大于单摆D、E的振幅时．就可以认为产生了共振，实验就可以结束了． 实际上，这种观点是不恰当的,严格地讲，本实验装置是一种耦合振动系统，虽然与单摆A固有频率相同的单摆B、C的最大振幅的确是最大的，但是其中每一个单摆都通过绳子受到了周期性的强迫力矩的作用．其运动图象是频率相近的两个同方向的简谐运动合成的“拍”，即振幅时大时小，做周期性的变化．而单摆B、C的振幅在某一瞬时最大并不是共振现象，因为共振时的振幅最大且不应该随时间的变化而变化．所以其实用这种装置演示共振现象是不科学的． 二、实验方案二：用竹条(钢锯条)摆 找一块硬泡沫塑料作底座,用两根窄的竹条竖直地插在泡沫底座上,再用两只小夹子夹在竹条上不同位置处,做成竹条摆,如右图所示． 实验时用手拿住底座,水平地往复运动，逐渐提高振动频率，你将会看到在某一特定的频率时，其中的一只摆振幅最大．这就是共振现象．当改变夹子的位置时,摆的固有频率就发生变化．要发生共振，就必须改变往复运动的频率，即驱动力的频率,如果找不到竹条．也可用钢锯条来代替竹条．做成钢锯条摆，其效果也是一样的． 三、实验方案三：拍吊球 用一根橡皮筋像绕线团一样绕在一只小橡胶球上，并将橡皮筋与球接触的根部用线拴牢再将橡皮筋的另一端系在中指根部．把小球吊起来．然后像拍球一样上下摆动手掌，如右图．开始时以很低的频率拍球，再逐渐提高频率，在每次改变频率后，保持稳定一段时问。并且尽力维持驱动振幅大致相等．观察在驱动频率变化的过程中球做受迫振动的情况，可以看到，在某一特定的频率时，球能够大幅度地上下运动，这时就是发生了共振．而在低于或者高于这个频率时，球的振幅反而变小，即使你使劲地拍也无济于事． 上述两种实验装置的制作与取材都非常容易，可以多做几套，把学生实验改为随堂实验让学生自己去体会共振现象及其产生的条件．在实验过程中随着驱动力频率的变化，竹条摆和小吊球的振幅也随着发生变化，只有当驱动力的频率与它们的固有频率相等时．振幅才达到最大(并且在此频率时振幅不随时间的变化而变化)，发生共振．利用这个过程，可以让学生自行探究出驱动力的频率与振幅之问的关系，从而帮助学生理解共振曲线．