《外力作用下的振動》教學(xué)設(shè)計課題

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1、word 《外力作用下的振動》教學(xué)設(shè)計 基本信息 名稱 《外力作用下的振動》 執(zhí)教者 袁 課時 1課時 所屬教材目錄 選修3-4第十一章機械振動第5節(jié) 教材分析 《外力作用下的振動》是人教版普通高中物理課程標(biāo)準實驗教科書《物理》選修3-4第十一章機械振動第5節(jié)容。本節(jié)以“外力作用下的振動”為標(biāo)題，介紹了“阻尼振動”“受迫振動”“共振”的概念。在容安排上與老教材有較大的變化，這樣做不僅可以使學(xué)生認識到阻尼振動、受迫振動和共振都屬于外力作用下的振動，而且有利于學(xué)生對振動分類的理解。教材首先介紹了振動物體的固有頻率的概念，再從能量的角度分析阻尼振動，進而通過實驗探究了受迫振動

2、的頻率與驅(qū)動力頻率的關(guān)系，最后利用實驗探究了受迫振動的振幅與驅(qū)動力頻率的關(guān)系，從而認識了共振現(xiàn)象。在教學(xué)中我深入挖掘教材資源，充分發(fā)揮探究實驗的作用，讓學(xué)生親身經(jīng)歷實驗探究的過程，觀察物體在做受迫振動時其頻率跟驅(qū)動力頻率的關(guān)系，以及受迫振動的頻率與物體固有頻率接近時振動的特點，達到了較好的教學(xué)效果。 學(xué)情分析 學(xué)生通過前幾節(jié)對機械振動的學(xué)習(xí)，已經(jīng)知道了描述機械振動的振幅、周期、頻率等概念的含義，對機械振動過程中的能量轉(zhuǎn)化有初步認識。本節(jié)課的主要任務(wù)是通過實驗掌握物體在做受迫振動時其頻率跟驅(qū)動力頻率的關(guān)系，以及受迫振動的頻率與物體固有頻率接近時振動的特點。 教學(xué)目標(biāo) 知識與能力目標(biāo) 1

3、．知道什么是阻尼振動，阻尼振動的圖像的特點。 2．知道什么是受迫振動，知道受迫振動的頻率等于驅(qū)動力的頻率。 3．知道什么是共振以及發(fā)生共振的條件。能夠解釋共振的應(yīng)用和防止的實例。 過程與方法目標(biāo) 1．設(shè)置問題啟發(fā)學(xué)生的思考，讓學(xué)生掌握解決問題的思維方法。 2．探究和驗證過程中掌握觀察、總結(jié)、用數(shù)學(xué)處理物理問題的方法。 3．經(jīng)歷科學(xué)規(guī)律探究的過程、認識探究的意義、嘗試探究的方法、培養(yǎng)探究的能力。 情感態(tài)度與價值觀目標(biāo) 1．通過受迫振動的實驗，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究的興趣。 2．通過探究實驗培養(yǎng)合作精神和積極參與的意識。 3．體會自然現(xiàn)象背后的奇妙規(guī)律，培養(yǎng)求知欲極

4、學(xué)以致用的精神。 教學(xué)重難點 重點 受迫振動時其頻率跟驅(qū)動力頻率的關(guān)系，共振。 難點 受迫振動時其頻率跟驅(qū)動力頻率的關(guān)系 教學(xué)策略與設(shè)計說明 學(xué)生通過分組實驗探究受迫振動頻率與驅(qū)動力頻率之間的關(guān)系，受迫振動振幅與驅(qū)動力頻率和固有頻率之間的關(guān)系，學(xué)生通過自己動手，由直觀、真實、自然的實驗現(xiàn)象得出受迫振動頻率與驅(qū)動力頻率之間的規(guī)律，受迫振動振幅與驅(qū)動力頻率和固有頻率之間的圖像。學(xué)生總結(jié)出規(guī)律后，通過解釋不同的有趣的共振實驗現(xiàn)象達到學(xué)以致用的目的。水到渠成的學(xué)習(xí)的過程中， 體驗成功的愉悅。 教學(xué)過程 教學(xué)環(huán)節(jié) 教師活動 學(xué)生活動 設(shè)計意圖 情境導(dǎo)入 3分鐘 導(dǎo)入：

5、教師出示PPT并播放新聞視頻： 引導(dǎo)學(xué)生通過觀看“塔科馬大橋垮塌”的視頻，引起學(xué)生探究現(xiàn)象背后的秘密的欲望。 PPT出示本節(jié)課的學(xué)習(xí)目標(biāo) 思考悲劇發(fā)生的原因 創(chuàng)設(shè)情境，激發(fā)學(xué)生探究問題的興趣 完成導(dǎo)學(xué)案的自主學(xué)習(xí)部分 5分鐘 一、阻尼振動 【問題一】 1.什么是固有振動？ 2.什么是固有周期和固有頻率？ 【問題二】 1.什么是阻尼振動？ 2.阻尼振動有什么樣的特點？ 3.阻尼振動的圖像 4、阻尼振動過程中，振動快慢是否有變化？ 5、實際的振動都是是阻尼振動嗎？

6、 1.如果系統(tǒng)不受外力的作用，此時的振動稱為固有振動。 2.固有振動的頻率（周期），叫做系統(tǒng)的固有頻率（固有周期）。 系統(tǒng)振動過程中受到阻力作用，系統(tǒng)克服阻力做功，消耗機械能，因而振幅減小，這種振動叫做阻尼振動。 振動系統(tǒng)受到的阻尼越大，振幅減小得越快，阻尼過大時，系統(tǒng)將不能發(fā)生振動。 周期和頻率不變。 實際的振動一定是阻尼振動 學(xué)生閱課本，基本可以完成自主學(xué)習(xí)的任務(wù)。 個別學(xué)困生，小組討論過程也可以組解決 創(chuàng)設(shè)情境 2分鐘 思考：怎樣才能使受阻力的振動的物體的振

7、幅不變，而一直振動下去呢？ 二、受迫振動 【問題三】 1.什么是驅(qū)動力？ 2.什么是受迫振動？ 用周期性的外力作用于振動系統(tǒng)，通過外力對系統(tǒng)做正功，補償系統(tǒng)機械能的損耗，使系統(tǒng)持續(xù)地振動下去。 驅(qū)動力（又叫策動力）： 使系統(tǒng)持續(xù)振動下去的周期性外力 物體在驅(qū)動力作用下的振動 由學(xué)生熟悉的蕩秋千引入驅(qū)動力和受迫振動的概念，順理成章 合作探究 15分鐘 【分組實驗】動手實驗并觀察現(xiàn)象，回答下列問題 實驗一： 1、如何讓彈簧振子振動起來？振動的彈簧振子做什么運動？ 2、要想使彈簧振子的周期（頻率）發(fā)

8、生變化，可以采取什么措施？ 3、實驗過程中，彈簧振子的固有周期（頻率）變了嗎？ 4、彈簧振子做受迫振動的周期（頻率）是由什么決定的？ 5、實驗過程中，彈簧振子的振幅都一樣嗎？ 實驗二： 1、 讓其中一個擺球振動起來，你觀察到了什么現(xiàn)象？ 2、 其余的的擺球做什么運動？ 3、 所有擺球的振幅都一樣嗎？什么樣的振幅大？什么樣的振幅??？ 4、小球做受迫振動的振幅大小與什么有關(guān)系？ 4、 實驗過程中，所有小球的振動周期（頻率）都一樣嗎？ 5、 實驗三： 1、敲擊音叉，然后放到音箱附近，你聽到的聲音有什么變化？

9、 2、敲擊不同的音叉，放到同一個音箱附近，效果一樣嗎？ 3、如何解釋這個現(xiàn)象？ 6、 你能說出樂器中的音箱是起什么作用的嗎？ 通過觀察三個實驗，總結(jié)： 受迫振動的頻率和什么有關(guān)系？ 受迫振動的振幅和什么有關(guān)系？ 轉(zhuǎn)動手柄。 彈簧振子做受迫振動 改變手柄轉(zhuǎn)動的周期或頻率 彈簧振子系統(tǒng)不變，固有周期不變 由轉(zhuǎn)動手柄的周期決定 轉(zhuǎn)動手柄頻率不同，彈簧振子的振幅有時大有時小 其余的小球也跟著振動起來 其余擺球都做受迫振動

10、不同小球振幅有大有小 擺長和驅(qū)動力的擺長接近的振幅大，二者相差較多的振幅小 系統(tǒng)的固有頻率和驅(qū)動力的頻率接近的振幅大，二者相差較多的振幅小 所有小球的振動頻率都與驅(qū)動力的頻率相等 音叉的聲音變大 不同的音叉聲音變大的程度不同 音叉和音箱的頻率相同時，聲音最大，頻率不同時聲音也變大，但是變化不如頻率相同時明顯 放大音量，同時也可以改善音色 振動穩(wěn)定后的頻率等于驅(qū)動力的頻率,跟物體的固有頻率無關(guān)。 受迫振動的振幅由驅(qū)動力頻率和物體的固有頻率共同決定：兩者越接近，受迫振動的振幅越大，兩者相差越大,受迫振動的振幅越小

11、。 分組實驗，小組討論 組解決有困難，教師可以隨堂指導(dǎo) 分組實驗，可以鍛煉學(xué)生動手能力，提高觀察實驗現(xiàn)象，總結(jié)實驗規(guī)律的能力 歸納總結(jié) 10分鐘 三、共振 1、什么叫共振現(xiàn)象？ 2、產(chǎn)生共振現(xiàn)象的條件： 3、共振曲線： 思考： 生活中的受迫振動現(xiàn)象有哪些？ 這些現(xiàn)象是否都有益？ 采取什么措施會更好？ 總結(jié)： 利用時：f驅(qū)f固 防止時：f驅(qū) f固 驅(qū)動力頻率等于系

12、統(tǒng)的固有頻率時，受迫振動的系統(tǒng)振幅最大，這種現(xiàn)象叫做共振. f驅(qū) = f固 微波爐加熱食物 笛聲除蟲 登雪山嚴禁大聲喊叫 部隊過橋要便步走 火車過橋要減速 小說中的“獅吼功” 共振篩 轉(zhuǎn)速計 接近，相等最好 遠離，相差越多越好 引導(dǎo)學(xué)生積極討論 運用所學(xué)知識解決實際問題 學(xué)以致用 當(dāng)堂檢測 3分鐘 例題1．兩個彈簧振子，甲的固有頻率是100Hz，乙的固有頻率是400Hz，若它們均在頻率是300Hz的驅(qū)動力作用下做受迫振動，則(　　) A．甲的振幅較大，振動頻率是100Hz B．乙的振幅

13、較大，振動頻率是300Hz C．甲的振幅較大，振動頻率是300Hz D．乙的振幅較大，振動頻率是400Hz 例題2．研究單擺受迫振動規(guī)律時得到如圖所示圖象，說確的是(　　) A．其縱坐標(biāo)為位移 B．其縱坐標(biāo)為振幅 C．單擺的固有周期為2 s D．圖象的峰值表示共振時的振幅 例題3．有一根緊的水平繩上掛有5個雙線擺，其中b擺擺球質(zhì)量最大，另4個擺球質(zhì)量相等，擺長關(guān)系為Lc>Lb＝Ld>La>Le，如圖所示，現(xiàn)將b擺垂直紙面向里拉開一微小角度，放手后讓其振動，經(jīng)過一段時間，其余各擺均振動起來，達到穩(wěn)定時(　　) A．周

14、期關(guān)系為Tc>Td>Ta>Te B．頻率關(guān)系為fc＝fd＝fa＝fe C．?dāng)[幅關(guān)系為Ac＝Ad＝Aa＝Ac D．四個擺中，d的振幅最大，且Ae

15、大。a c 的擺長都比b球的擺長小，且e的擺長比a還要小，因此e球的振幅小于a球的振幅，答案D正確 答案：BD 各小組口頭展示討論結(jié)果 課堂小結(jié) 2分鐘 學(xué)科班長總結(jié)本節(jié)課學(xué)到了哪些知識，從中得到哪些體驗，哪方面的能力得到了鍛煉，今后的打算和學(xué)習(xí)目標(biāo) 布置作業(yè) 1分鐘 1．布置檢測練習(xí) 導(dǎo)學(xué)案中課后作業(yè)部分 2．拓展閱讀 課上沒有進行討論的共振現(xiàn)象，可以課余時間上網(wǎng)查找具體的裝置和現(xiàn)象，并用所學(xué)受迫振動知識進行解釋。 板書設(shè)計 小結(jié) 1、阻尼振動：振幅(能量)逐漸減小的振動。 2、受迫振動：物體在周期性驅(qū)動力作用下的振動物體做受

16、迫振動時，振動穩(wěn)定后的頻率等于驅(qū)動力的頻率，跟物體的固有頻率無關(guān)。 3、共振: 當(dāng)驅(qū)動力的頻率跟物體的固有頻率相等時，受迫振動的振幅最大，這種現(xiàn)象叫共振。 A、利用共振時：應(yīng)使驅(qū)動力的頻率f接近或等于振動物體的固有頻率f0 B、防止共振時：應(yīng)使驅(qū)動力的頻率f與物體的固有頻率f0不同，而且相差越大越好 教學(xué)反思： 本節(jié)課知識容較簡單，受迫振動實驗較難操作，以往主要以講授式為主，容易造成“填鴨”效果，所以本節(jié)課主要以學(xué)生實驗為主，通過實驗得出受迫振動的相關(guān)規(guī)律。 本節(jié)課首先通過“塔科馬大橋垮塌”的新聞視頻創(chuàng)設(shè)了物理情景，激發(fā)學(xué)生探究的欲望，通過親自動手探究實驗，讓學(xué)生體驗學(xué)習(xí)

17、的過程，培養(yǎng)學(xué)生觀察實驗現(xiàn)象的能力，通過讓學(xué)生自己思考、總結(jié)得出規(guī)律，培養(yǎng)學(xué)生的思維能力，通過運用規(guī)律解釋各種共振現(xiàn)象，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際，學(xué)以致用，讓學(xué)生體驗成功的喜悅。通過當(dāng)堂檢測，鞏固課堂上所學(xué)到的知識。 本節(jié)課感觸最深的是實驗較難操作，實驗穩(wěn)定性不強，導(dǎo)致實驗時間不好控制，講課之前已經(jīng)預(yù)留了4分鐘的時間調(diào)整，實際操作發(fā)現(xiàn)學(xué)生動手實驗占用了大量時間，另外，由各種共振現(xiàn)象中總結(jié)出受迫振動的規(guī)律對于學(xué)生來說有一定困難，學(xué)生很難一下子說出來，需要教師在課堂上逐步引導(dǎo)。本節(jié)課設(shè)計的各個環(huán)節(jié)還可以繼續(xù)改進和調(diào)整。比如：實驗三——聲音的共鳴，可以直接以視頻播放的形式展示給學(xué)生，有學(xué)生解釋現(xiàn)象，這樣就可以在實驗探究緩解節(jié)省一定的時間。還有，本節(jié)課的知識點比較簡單，配合課前預(yù)習(xí)的導(dǎo)學(xué)案，可以節(jié)奏快一些。再有，生活中的共振現(xiàn)象環(huán)節(jié)，學(xué)生能夠說出的現(xiàn)象，配以視頻或者圖片展示，效果會更好。學(xué)生不能說出的現(xiàn)象，也可以展示視頻或者圖片，有學(xué)生來解釋現(xiàn)象。當(dāng)然，這都需要任課教師在課前做大量的準備工作。 總之，要想上好這節(jié)課，需要充分了解學(xué)生的情況，對于課上可能出現(xiàn)的各種情況，做好充分的準備，最好有較詳細地預(yù)案。這樣在課堂上才能快速、及時的處理各種“意外”，提高課堂效率。 10 / 10