阻尼振動_受迫振動教學設計 (2)

1、課題：阻尼振動 受迫振動教學設計思路：本節(jié)課首先以復習原有知識和觀察實驗現(xiàn)象引出課題的第一部分“阻尼振動”，一方面，通過回顧簡諧運動的特點，進一步加深了學生對簡諧運動的理解，為新課的學習奠定堅實的基礎；另一方面，通過觀察“米粒在鼓皮上的運動”這個演示實驗的現(xiàn)象，引發(fā)學生思考現(xiàn)象產(chǎn)生的原因，激發(fā)學生想要探究問題的興趣，從而通過現(xiàn)象分析和動畫演示，得出阻尼振動的定義、圖像及其與自由振動的區(qū)別；接下來，根據(jù)生活中常見的現(xiàn)象（如“蕩秋千”、“鐘擺的擺動”等），引出課題的第二部分“受迫振動”，使學生感悟到日常生活中蘊含著許多物理知識，并通過觀看動畫演示，由觀察到的現(xiàn)象分析受迫振動的特點；下一步，通過觀看

2、動畫演示，引導學生從觀察現(xiàn)象和思考問題中得出結(jié)論、總結(jié)規(guī)律，進而得出共振的產(chǎn)生條件和特點，明確共振是受迫振動的一個典型特例，并進一步得出共振圖像（受迫振動的振幅A與驅(qū)動力頻率f的關系圖像），這一部分為本節(jié)課的重點和難點內(nèi)容；在課堂的最后階段，向?qū)W生介紹應用和防止共振現(xiàn)象的典型實例，并觀看圖片和視頻，增加學生對共振現(xiàn)象的感性認識，加深理解，同時充分體現(xiàn)出物理來源于生活，并為生活服務的理念。教材分析：阻尼振動 受迫振動選自教育科學出版社物理選修3-4第一章機械運動的第四節(jié)。其內(nèi)容包含自由振動（固有頻率）和阻尼振動（定義、圖像）、受迫振動（驅(qū)動力、特點）及其特例：共振（產(chǎn)生條件、特點、圖像），以及共

3、振現(xiàn)象的應用和防止（應用條件、防止條件、舉例）這幾部分。本節(jié)內(nèi)容是第一章中的重點，同時也是學生學習的難點。學情分析： 通過本章中前三節(jié)內(nèi)容的學習，學生已經(jīng)對簡諧運動有了較深入的理解，但對本節(jié)課要學習的阻尼振動、受迫振動，特別是共振現(xiàn)象缺乏感性認識，而且本節(jié)課內(nèi)容比較抽象，盡管與生活相聯(lián)系，卻不容易被學生關注，理解起來也存在一定困難；此外，雖然高二學生已經(jīng)具備一定的認識分析自然現(xiàn)象和邏輯思維能力，但大多數(shù)學生的認知發(fā)展水平仍停留在具體運算階段，還未過渡到形式運算階段，抽象思維有待提高。鑒于以上特點，課堂教學中應給學生提供更多的圖片、演示實驗、動畫以及視頻，引導學生通過觀察和思考，從而得出結(jié)論、總

4、結(jié)規(guī)律，進一步培養(yǎng)學生的觀察能力和分析能力，鍛煉學生的抽象思維和概括思維。教學目標知識與技能：1 知道什么叫自由振動，理解固有頻率的含義。2 知道什么叫阻尼振動，能從能量的角度分析阻尼振動產(chǎn)生的原因。3 知道什么叫驅(qū)動力，理解它是按效果命名的力。4 知道什么叫受迫振動。理解系統(tǒng)做受迫振動的頻率等于驅(qū)動力的頻率，而與系統(tǒng)的固有頻率無關。5 知道什么叫共振，理解共振發(fā)生的條件，了解常見的共振應用和防止的實例。過程與方法：1 通過演示實驗、展示圖片以及播放動畫和視頻，使學生經(jīng)歷“觀察、思考、分析、概括”的探究過程，培養(yǎng)觀察能力、由實驗現(xiàn)象得出結(jié)論并提煉出規(guī)律的能力以及表達能力。2 通過列舉和解釋生活

5、中常見的典型實例的方法，培養(yǎng)學生運用物理知識和研究方法分析及解決實際問題的意識和能力。情感、態(tài)度與價值觀：1 在“觀察、思考、分析、概括”的探究過程中，讓學生領略物理現(xiàn)象和規(guī)律的奇妙與和諧，激發(fā)學生的好奇心與求知欲，體驗探究的艱辛與樂趣。2 通過對共振現(xiàn)象應用和危害的了解，進一步體會科學技術對人類生產(chǎn)生活的重要影響。3 通過小組交流討論，感受物理學習的樂趣，培養(yǎng)主動與他人交流合作的精神。教學重難點重點：1受迫振動的頻率等于驅(qū)動力的頻率，而與系統(tǒng)的固有頻率無關。2 什么是共振及共振的產(chǎn)生條件。難點：1 對受迫振動的頻率等于驅(qū)動力的頻率，而與系統(tǒng)固有頻率無關的理解。2 當f驅(qū)固時，物體做受迫振動的

6、振幅最大，即對共振發(fā)生條件的理解。教學資源：多媒體、鼓、鼓錘、米粒、黑板教學過程：教學環(huán)節(jié)教師活動學生活動設計意圖環(huán)節(jié)一：回顧已有知識，為新課的學習奠定基礎環(huán)節(jié)二：觀看演示實驗，引入新課的第一部分“阻尼振動”環(huán)節(jié)三：根據(jù)生活中的常見現(xiàn)象，引入新課的第二部分“受迫振動”環(huán)節(jié)四：觀看演示實驗，引入“共振”這一受迫振動的特例環(huán)節(jié)五：通過觀看圖片和視頻，引入“共振的應用和防止”這部分內(nèi)容 提出問題：1. 前面我們學習簡諧運動時引入了哪兩個理想化模型？2. 在這兩個理想化模型中我們忽略掉振動中的摩擦阻力或空氣阻力等，即忽略掉振動系統(tǒng)的能量損失，那么彈簧振子或單擺做什么樣的振動？教師總結(jié)：之前學習的簡諧運

7、動就是自由振動，即無阻尼振動板書：一、 自由振動1. 定義：系統(tǒng)不受外力作用，也不受任何阻力，只在自身回復力作用下的振動，稱為自由振動，又叫做無阻尼振動。提問：彈簧振子和單擺的周期（頻率）由哪些因素決定？教師總結(jié)：彈簧振子和單擺的周期（頻率）都取決于系統(tǒng)本身的特征板書：2. 自由振動的頻率：即系統(tǒng)的固有頻率，由系統(tǒng)本身的特征決定。演示實驗：在鼓皮上放幾顆米粒，猛敲一下鼓，鼓聲開始很大，隨后迅速變?nèi)蹩偨Y(jié)實驗現(xiàn)象：米粒開始跳動的幅度很大，隨著鼓聲變?nèi)酰琢Ｌ鴦拥姆茸冃∷伎家韵聠栴}：1. 從米粒跳動的幅度變小，可知鼓皮振動的振幅變小了，為什么鼓皮的振幅會變?。?. 鼓皮在振動過程中受到阻力作用，其

8、振動能量如何變化？教師總結(jié)：以上所說的這種振動就是阻尼振動板書：二、 阻尼振動1.定義：系統(tǒng)在振動過程中受到阻力的作用，振動逐漸消逝，振動能量逐步轉(zhuǎn)化為其他能量，這種振動叫做阻尼振動。播放動畫：阻尼振動的位移時間圖像板書：2.阻尼振動的位移-時間圖像（如動畫中所示）提問：單擺做阻尼振動時，在振動停止之前，其周期是否變化？進一步啟發(fā)，讓學生思考單擺周期的決定因素有哪些？單擺做阻尼振動時，這些因素是否變化？再提問一次上述問題教師總結(jié)：單擺做阻尼振動時，振幅逐漸減小，但擺長始終不變，因而其周期（頻率）不變提問：彈簧振子做阻尼振動時，在振動停止之前，周期是否變化？舉例1：一個孩子在蕩秋千，當她蕩到一端

9、就要返回時，順勢輕推他一下，就可以使孩子保持蕩來蕩去的運動狀態(tài)，甚至越蕩越高舉例2：鐘擺在擺動過程中不可避免的受到空氣等阻力作用，但它的振幅始終保持不變教師總結(jié)：因為大人用周期性外力推動孩子，及時補充了由于阻力而失去的能量，所以孩子才能保持蕩來蕩去的狀態(tài)，甚至越蕩越高；而鐘擺也是由于不斷得到能量補充（當場給鐘上弦），所以振幅不變板書：三、 受迫振動1、 驅(qū)動力：如果用周期性的外力作用于振動系統(tǒng)，補償系統(tǒng)的能量損耗，使系統(tǒng)持續(xù)等幅地振動下去，這種周期性的外力叫做驅(qū)動力。2、 受迫振動：系統(tǒng)在驅(qū)動力作用下的振動叫做受迫振動。演示實驗：實驗裝置如圖提問：1.向下拉一下振子，觀察它的振動情況2此時決定

10、振子周期的因素有哪些？3.勻速轉(zhuǎn)動把手，觀察振子的振動情況與剛才有何不同？4.那么使振子能夠持續(xù)振動下去的原因是什么？思考問題：振子做受迫振動時，當振動穩(wěn)定后，振子的周期（頻率）取決于什么因素？教師總結(jié)：實驗表明，物體做受迫振動時，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板書：3.受迫振動的頻率：等于驅(qū)動力的頻率，與系統(tǒng)的固有頻率沒有關系過渡引言：受迫振動的頻率等于驅(qū)動力的頻率，與物體的固有頻率無關，但是如果驅(qū)動力的頻率接近或等于固有頻率時又會出現(xiàn)什么現(xiàn)象呢？演示實驗：1. 介紹如圖所示的共振演示儀在一根張緊的繩子ab上掛了幾個擺，其中A、B、C的擺長相等2.演示：先讓A擺擺動，

11、帶動其余各擺做受迫振動教師總結(jié)：A擺動起來后，B、C、D、E也隨之擺動，但它們擺動的振幅不同，B擺和C擺的振幅最大，而D擺的振幅最小思考問題：1. 實驗中擺長相等的單擺的固有頻率相等嗎？2. B、C、D、E做的是什么振動？若是受迫振動，驅(qū)動力由什么提供？3. 從現(xiàn)象中你能定性地說明“驅(qū)動力頻率與固有頻率的關系決定了受迫振動振幅的大小”嗎？教師總結(jié)：根據(jù)實驗現(xiàn)象得到，驅(qū)動力的頻率等于振動物體的固有頻率時，受迫振動的振幅最大，而驅(qū)動力的頻率與固有頻率相差越大，受迫振動的振幅越小板書：四、 共振1. 定義：驅(qū)動力的頻率等于振動物體的固有頻率時，受迫振動的振幅最大，這種現(xiàn)象叫做共振。2. 產(chǎn)生條件：驅(qū)

12、動力的頻率等于振動物體的固有頻率。3. 共振曲線：上圖表示受迫振動的振幅A與驅(qū)動力的頻率f的關系。可以看出：當驅(qū)動力的頻率等于振動物體的固有頻率時，振幅最大；驅(qū)動力的頻率跟固有頻率相差越大，振幅越小。介紹共振的應用和防止的典型實例，如共振篩，大橋共振等思考問題：當我們應用共振時，應如何去做？而如果我們要防止共振，又該如何去做？教師總結(jié)板書：五、 共振的應用和防止1. 應用條件：使驅(qū)動力的頻率接近或等于振動物體的固有頻率2. 防止條件：使驅(qū)動力的頻率遠離振動物體的固有頻率，且相差越大越好展示共振篩圖片，播放大橋共振的視頻教師總結(jié)：共振的應用：共振篩、共鳴箱共振的防止：1、軍隊過橋時要用便步，火車

13、過橋時要放慢速度2、機器運轉(zhuǎn)時為了防止共振要調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速 3、在振動物體底座加防振墊4、裝修劇場、房屋時使用吸聲材料等等課堂小結(jié)：一、 自由振動二、 阻尼振動三、 受迫振動四、 特例：共振五、 共振的應用和防止學生回答：彈簧振子和單擺簡諧運動（或振幅不變的運動）了解自由振動的定義回答：彈簧振子的周期只決定于振子質(zhì)量和彈簧的勁度系數(shù)單擺的周期：理解固有頻率中“固有”二字的含義觀察米粒在鼓皮上的運動學生經(jīng)過思考回答問題：因為振動的鼓皮受到了阻力的作用振動能量逐漸減?。ㄞD(zhuǎn)變?yōu)槠渌芰浚┝私庾枘嵴駝拥亩x觀看動畫，具體感知物體做阻尼振動時，振動逐漸消逝，振動能量逐漸減小的過程，從而加深對阻尼振動的認識學生

14、思考過后，有的回答會變化，有的回答不會變化擺長不會變化一致回答周期不變回答：周期不會變化思考孩子越蕩越高的原因思考是什么原因使得鐘擺的振幅不減小了解驅(qū)動力的概念，明確它是按效果命名的力理解受迫振動觀察演示實驗振子做阻尼振動振子質(zhì)量，彈簧的勁度系數(shù)剛才振子振動一會就停下來了，而現(xiàn)在振子能夠持續(xù)的振動下去是勻速轉(zhuǎn)動的把手給了振子一個周期性外力（即驅(qū)動力）觀看演示實驗，思考問題，根據(jù)實驗現(xiàn)象得出結(jié)論理解受迫振動的頻率等于驅(qū)動力的頻率，與系統(tǒng)的固有頻率無關學生思考，猜想可能出現(xiàn)的現(xiàn)象通過實驗演示，觀察其余各擺做受迫振動的振幅，并將看到的現(xiàn)象描述出來學生小組討論后回答：相等，因為單擺的固有頻率由擺長決定

15、受迫振動，驅(qū)動力是由先擺起來的A擺提供的可以了解什么是共振，理解共振的產(chǎn)生條件及共振曲線的含義思考生活中是否還有其它應用和防止共振的實例（可參照課本）先自己思考，然后小組討論，最后以小組為單位派代表回答理解共振現(xiàn)象的應用條件和防止條件觀看圖片和視頻學生在頭腦中回顧本節(jié)課所學內(nèi)容，鞏固新知識復習回顧之前學過的知識，使學生回憶起簡諧運動及其特點，為本節(jié)課的學習奠定基礎通過簡諧運動的復習，使學生了解什么是自由振動通過回顧彈簧振子和單擺周期（頻率）的決定因素，使學生理解系統(tǒng)的固有頻率“固有”二字是指其僅由系統(tǒng)本身的特征決定通過觀看演示實驗，激發(fā)學生的探究興趣，培養(yǎng)他們的觀察能力和分析能力通過播放動畫，進一步加深學生對阻尼振動的感性認識將新舊知識聯(lián)系起來，加深學生對阻尼振動的理性認識，做到“溫故知新”通過舉出生活中常見的現(xiàn)象引入“受迫振動”，使學生感悟到物理知識來源于生活，激發(fā)學習興趣，培養(yǎng)他們認真觀察生活中的點滴現(xiàn)象并積極思考的意識。通過觀看演示實驗，一方面培養(yǎng)學生的觀察能力和分析概括能力，另一方面促進學生理解受迫振動的頻率等于驅(qū)動力的頻率，與系統(tǒng)固有頻率無關，這是本節(jié)課的重