《外力作用下的振動(dòng)》教學(xué)設(shè)計(jì)

1、外力作用下的振動(dòng)教學(xué)設(shè)計(jì)基本信息名稱外力作用下的振動(dòng)執(zhí)教者袁海寧課時(shí)1課時(shí)所屬教材目錄選修3-4第十一章機(jī)械振動(dòng)第5節(jié)教材分析外力作用下的振動(dòng)是人教版普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書物理選修3-4第十一章機(jī)械振動(dòng)第5節(jié)內(nèi)容。本節(jié)以“外力作用下的振動(dòng)”為標(biāo)題，介紹了“阻尼振動(dòng)”“受迫振動(dòng)”“共振”的概念。在內(nèi)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(rèn)識(shí)到阻尼振動(dòng)、受迫振動(dòng)和共振都屬于外力作用下的振動(dòng)，而且有利于學(xué)生對(duì)振動(dòng)分類的理解。教材首先介紹了振動(dòng)物體的固有頻率的概念，再?gòu)哪芰康慕嵌确治鲎枘嵴駝?dòng)，進(jìn)而通過實(shí)驗(yàn)探究了受迫振動(dòng)的頻率與驅(qū)動(dòng)力頻率的關(guān)系，最后利用實(shí)驗(yàn)探究了受迫振動(dòng)的振幅與驅(qū)動(dòng)

2、力頻率的關(guān)系，從而認(rèn)識(shí)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(shí)驗(yàn)的作用，讓學(xué)生親身經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)探究的過程，觀察物體在做受迫振動(dòng)時(shí)其頻率跟驅(qū)動(dòng)力頻率的關(guān)系，以及受迫振動(dòng)的頻率與物體固有頻率接近時(shí)振動(dòng)的特點(diǎn)，達(dá)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(duì)機(jī)械振動(dòng)的學(xué)習(xí)，已經(jīng)知道了描述機(jī)械振動(dòng)的振幅、周期、頻率等概念的含義，對(duì)機(jī)械振動(dòng)過程中的能量轉(zhuǎn)化有初步認(rèn)識(shí)。本節(jié)課的主要任務(wù)是通過實(shí)驗(yàn)掌握物體在做受迫振動(dòng)時(shí)其頻率跟驅(qū)動(dòng)力頻率的關(guān)系，以及受迫振動(dòng)的頻率與物體固有頻率接近時(shí)振動(dòng)的特點(diǎn)。教學(xué)目標(biāo)知識(shí)與能力目標(biāo)1知道什么是阻尼振動(dòng)，阻尼振動(dòng)的圖像的特點(diǎn)。 2知道什么是受迫振動(dòng)，知道受迫振動(dòng)的頻率

3、等于驅(qū)動(dòng)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(shí)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(yàn)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(rèn)識(shí)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(jià)值觀目標(biāo)1通過受迫振動(dòng)的實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究的興趣。 2通過探究實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)合作精神和積極參與的意識(shí)。 3體會(huì)自然現(xiàn)象背后的奇妙規(guī)律，培養(yǎng)求知欲極學(xué)以致用的精神。教學(xué)重難點(diǎn)重點(diǎn)受迫振動(dòng)時(shí)其頻率跟驅(qū)動(dòng)力頻率的關(guān)系，共振。難點(diǎn)受迫振動(dòng)時(shí)其頻率跟驅(qū)動(dòng)力頻率的關(guān)系教學(xué)策略與 設(shè)計(jì)說明學(xué)生通過分組實(shí)驗(yàn)

4、探究受迫振動(dòng)頻率與驅(qū)動(dòng)力頻率之間的關(guān)系，受迫振動(dòng)振幅與驅(qū)動(dòng)力頻率和固有頻率之間的關(guān)系，學(xué)生通過自己動(dòng)手，由直觀、真實(shí)、自然的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象得出受迫振動(dòng)頻率與驅(qū)動(dòng)力頻率之間的規(guī)律，受迫振動(dòng)振幅與驅(qū)動(dòng)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(shí)驗(yàn)現(xiàn)象達(dá)到學(xué)以致用的目的。水到渠成的學(xué)習(xí)的過程中， 體驗(yàn)成功的愉悅。教學(xué)過程教學(xué)環(huán)節(jié)教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖情境導(dǎo)入3分鐘導(dǎo)入：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

5、鐘一、阻尼振動(dòng)【問題一】1.什么是固有振動(dòng)？2.什么是固有周期和固有頻率？【問題二】1.什么是阻尼振動(dòng)？2.阻尼振動(dòng)有什么樣的特點(diǎn)？3.阻尼振動(dòng)的圖像4、阻尼振動(dòng)過程中，振動(dòng)快慢是否有變化？5、實(shí)際的振動(dòng)都是是阻尼振動(dòng)嗎？ 1.如果系統(tǒng)不受外力的作用，此時(shí)的振動(dòng)稱為固有振動(dòng)。2.固有振動(dòng)的頻率（周期），叫做系統(tǒng)的固有頻率（固有周期）。系統(tǒng)振動(dòng)過程中受到阻力作用，系統(tǒng)克服阻力做功，消耗機(jī)械能，因而振幅減小，這種振動(dòng)叫做阻尼振動(dòng)。振動(dòng)系統(tǒng)受到的阻尼越大，振幅減小得越快，阻尼過大時(shí)，系統(tǒng)將不能發(fā)生振動(dòng)。周期和頻率不變。實(shí)際的振動(dòng)一定是阻尼振動(dòng)學(xué)生閱課本，基本可以完成自主學(xué)習(xí)的任務(wù)。個(gè)別學(xué)困生，小組討

6、論過程也可以組內(nèi)解決創(chuàng)設(shè)情境2分鐘思考：怎樣才能使受阻力的振動(dòng)的物體的振幅不變，而一直振動(dòng)下去呢？二、受迫振動(dòng)【問題三】1.什么是驅(qū)動(dòng)力？2.什么是受迫振動(dòng)？ 用周期性的外力作用于振動(dòng)系統(tǒng)，通過外力對(duì)系統(tǒng)做正功，補(bǔ)償系統(tǒng)機(jī)械能的損耗，使系統(tǒng)持續(xù)地振動(dòng)下去。驅(qū)動(dòng)力（又叫策動(dòng)力）：使系統(tǒng)持續(xù)振動(dòng)下去的周期性外力物體在驅(qū)動(dòng)力作用下的振動(dòng)由學(xué)生熟悉的蕩秋千引入驅(qū)動(dòng)力和受迫振動(dòng)的概念，順理成章合作探究15分鐘【分組實(shí)驗(yàn)】動(dòng)手實(shí)驗(yàn)并觀察現(xiàn)象，回答下列問題實(shí)驗(yàn)一：1、如何讓彈簧振子振動(dòng)起來？振動(dòng)的彈簧振子做什么運(yùn)動(dòng)？2、要想使彈簧振子的周期（頻率）發(fā)生變化，可以采取什么措施？3、實(shí)驗(yàn)過程中，彈簧振子的固有周

7、期（頻率）變了嗎？4、彈簧振子做受迫振動(dòng)的周期（頻率）是由什么決定的？5、實(shí)驗(yàn)過程中，彈簧振子的振幅都一樣嗎？ 實(shí)驗(yàn)二：1、 讓其中一個(gè)擺球振動(dòng)起來，你觀察到了什么現(xiàn)象？2、 其余的的擺球做什么運(yùn)動(dòng)？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(dòng)的振幅大小與什么有關(guān)系？4、 實(shí)驗(yàn)過程中，所有小球的振動(dòng)周期（頻率）都一樣嗎？5、實(shí)驗(yàn)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？2、敲擊不同的音叉，放到同一個(gè)音箱附近，效果一樣嗎？3、如何解釋這個(gè)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(gè)實(shí)驗(yàn)，總結(jié)：受迫振動(dòng)的頻率和什么有關(guān)系？受迫

8、振動(dòng)的振幅和什么有關(guān)系？轉(zhuǎn)動(dòng)手柄。彈簧振子做受迫振動(dòng)改變手柄轉(zhuǎn)動(dòng)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(dòng)手柄的周期決定轉(zhuǎn)動(dòng)手柄頻率不同，彈簧振子的振幅有時(shí)大有時(shí)小其余的小球也跟著振動(dòng)起來其余擺球都做受迫振動(dòng)不同小球振幅有大有小擺長(zhǎng)和驅(qū)動(dòng)力的擺長(zhǎng)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(dòng)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(dòng)頻率都與驅(qū)動(dòng)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(shí)，聲音最大，頻率不同時(shí)聲音也變大，但是變化不如頻率相同時(shí)明顯放大音量，同時(shí)也可以改善音色振動(dòng)穩(wěn)定后的頻率等于驅(qū)動(dòng)力的頻率,跟物體的固有頻率無關(guān)。受迫振

9、動(dòng)的振幅由驅(qū)動(dòng)力頻率和物體的固有頻率共同決定：兩者越接近，受迫振動(dòng)的振幅越大，兩者相差越大,受迫振動(dòng)的振幅越小。 分組實(shí)驗(yàn)，小組討論組內(nèi)解決有困難，教師可以隨堂指導(dǎo)分組實(shí)驗(yàn)，可以鍛煉學(xué)生動(dòng)手能力，提高觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，總結(jié)實(shí)驗(yàn)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(dòng)現(xiàn)象有哪些？這些現(xiàn)象是否都有益？采取什么措施會(huì)更好？總結(jié)： 利用時(shí)：f驅(qū) f固防止時(shí)：f驅(qū) f固驅(qū)動(dòng)力頻率等于系統(tǒng)的固有頻率時(shí)，受迫振動(dòng)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(yán)禁大聲喊叫部隊(duì)過橋要便步走火車過橋要減速小說中

10、的“獅吼功”共振篩轉(zhuǎn)速計(jì)接近，相等最好遠(yuǎn)離，相差越多越好引導(dǎo)學(xué)生積極討論運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題學(xué)以致用當(dāng)堂檢測(cè)3分鐘例題1兩個(gè)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(dòng)力作用下做受迫振動(dòng)，則()A甲的振幅較大，振動(dòng)頻率是100Hz B乙的振幅較大，振動(dòng)頻率是300HzC甲的振幅較大，振動(dòng)頻率是300Hz D乙的振幅較大，振動(dòng)頻率是400Hz例題2研究單擺受迫振動(dòng)規(guī)律時(shí)得到如圖所示圖象，說法正確的是()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(shí)的振幅例題3有一根張緊的水平繩上掛有5個(gè)雙線擺，其中b擺擺球

11、質(zhì)量最大，另4個(gè)擺球質(zhì)量相等，擺長(zhǎng)關(guān)系為L(zhǎng)c>LbLd>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(dòng)，經(jīng)過一段時(shí)間，其余各擺均振動(dòng)起來，達(dá)到穩(wěn)定時(shí)()A周期關(guān)系為Tc>Td>Ta>TeB頻率關(guān)系為fcfdfafeC擺幅關(guān)系為AcAdAaAcD四個(gè)擺中，d的振幅最大，且Ae<Aa驅(qū)動(dòng)力頻率和物體的固有頻率越接近，受迫振動(dòng)的振幅越大，兩者相差越大,受迫振動(dòng)的振幅越小，所以乙的振幅大受迫振動(dòng)的頻率等于驅(qū)動(dòng)力的頻率,跟物體的固有頻率無關(guān)。所以甲乙的頻率都是300Hz，正確答案：C答案：BCDB球作為驅(qū)動(dòng)力，a c d e 四個(gè)小球做

12、受迫振動(dòng)，其頻率都等于驅(qū)動(dòng)力的頻率，因此答案B正確d球的擺長(zhǎng)和b球相等，因而振幅最大。a c 的擺長(zhǎng)都比b球的擺長(zhǎng)小，且e的擺長(zhǎng)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(zhǎng)總結(jié)本節(jié)課學(xué)到了哪些知識(shí)，從中得到哪些體驗(yàn)，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(cè)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(jìn)行討論的共振現(xiàn)象，可以課余時(shí)間上網(wǎng)查找具體的裝置和現(xiàn)象，并用所學(xué)受迫振動(dòng)知識(shí)進(jìn)行解釋。板書設(shè)計(jì)小結(jié)1、阻尼振動(dòng)：振幅(能量)逐漸減小的振動(dòng)。 2、受迫振動(dòng)：物體在周期性驅(qū)動(dòng)力作用下的振動(dòng)物體做受迫振動(dòng)時(shí)，振動(dòng)

13、穩(wěn)定后的頻率等于驅(qū)動(dòng)力的頻率，跟物體的固有頻率無關(guān)。 3、共振: 當(dāng)驅(qū)動(dòng)力的頻率跟物體的固有頻率相等時(shí)，受迫振動(dòng)的振幅最大，這種現(xiàn)象叫共振。 A、利用共振時(shí)：應(yīng)使驅(qū)動(dòng)力的頻率f接近或等于振動(dòng)物體的固有頻率f0B、防止共振時(shí)：應(yīng)使驅(qū)動(dòng)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(shí)內(nèi)容較簡(jiǎn)單，受迫振動(dòng)實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)為主，通過實(shí)驗(yàn)得出受迫振動(dòng)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(dòng)手探究實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生體驗(yàn)學(xué)習(xí)的過程，培養(yǎng)學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)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(yùn)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(shí)際，學(xué)以致用，讓學(xué)生體驗(yàn)成功的喜悅。通過當(dāng)堂檢測(cè)，鞏固課堂上所學(xué)到的知識(shí)。本節(jié)課感觸最深的是實(shí)驗(yàn)較難操作，實(shí)驗(yàn)穩(wěn)定性不強(qiáng)，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)時(shí)間不好控制，講課之前已經(jīng)預(yù)留了4分鐘的時(shí)間調(diào)整，實(shí)際操作發(fā)現(xiàn)學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)占用了大量時(shí)間，另外，由各種共振現(xiàn)象中總結(jié)出受迫振動(dòng)的規(guī)律對(duì)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(jì)的各個(gè)環(huán)節(jié)還可以繼續(xù)改進(jìn)和調(diào)整。比如：實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)探究緩解節(jié)省一定