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)基本信息名稱執(zhí)教者所屬教材目錄外力作用下的振動(dòng)袁海寧課時(shí)1課時(shí)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，再從能量的角度分析阻尼振動(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

2、動(dòng)的振幅與驅(qū)動(dòng)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)過程與方法目標(biāo)1.知道什么是阻尼振動(dòng)，阻尼振動(dòng)的圖像的特

3、點(diǎn)。2 .知道什么是受迫振動(dòng)，知道受迫振動(dòng)的頻率等于 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。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)

4、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)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：教師出示PPT并播放新聞視頻：創(chuàng)設(shè)情 境，激導(dǎo) 入3分鐘引導(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

5、示本節(jié)課的學(xué)習(xí)目標(biāo)思考悲劇發(fā)生的原因發(fā)學(xué)生 探究問 題的興 趣完一、阻尼振動(dòng)學(xué)生閱成【問題一】1.如果系統(tǒng)不受外力的作課本，導(dǎo)1.什么是固有振動(dòng)？用，此時(shí)的振動(dòng)稱為固有振基本可學(xué)案動(dòng)。以完成 自主學(xué)的2.什么是固有周期和固有頻率？2.固有振動(dòng)的頻率（周期），習(xí)的任自叫做系統(tǒng)的固有頻率（固有務(wù)。主學(xué)習(xí)部分5分鐘周期）。【問題二】1.什么是阻尼振動(dòng)?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)。2.阻尼振動(dòng)有什么樣的特點(diǎn)?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)。個(gè)別學(xué) 困生， 小組討 論過程 也可以 組內(nèi)解

6、 決3.阻尼振動(dòng)的圖像周期和頻率不變。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？實(shí)際的振動(dòng)一定是阻尼振 動(dòng)15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)?【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:VIE1、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，可以米取什么措施?3、實(shí)驗(yàn)過程中，彈簧振子的固有用周期性的外力 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）：

7、 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)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 理成章分組實(shí) 驗(yàn)，小 組討論周期（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？什么樣的振幅小?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:期不變由轉(zhuǎn)

8、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)101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

9、 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?受迫振動(dòng)的振幅和什么有關(guān)系?三、共振1、什么叫共振現(xiàn)象?2、產(chǎn)生共振現(xiàn)象的條件: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。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.引導(dǎo)學(xué) 生積極 討論利

10、用時(shí)：f驅(qū)防止時(shí)：f驅(qū)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100HzB. 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 300HzD. 乙的振幅較大，振動(dòng)頻率是 400Hz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各小組 口頭展 示討論 結(jié)果3、共振曲線:思考

11、：運(yùn)用所生活中的受迫振動(dòng)現(xiàn)象有哪些？這些現(xiàn)象是否都有益？微波爐加熱食物學(xué)知識(shí)笛聲除蟲解決實(shí)采取什么措施會(huì)更好？登雪山嚴(yán)禁大聲喊叫際問題部隊(duì)過橋要便步走學(xué)以致火車過橋要減速 小說中的“獅吼功” 共振篩 轉(zhuǎn)速計(jì)用總結(jié):接近，相等最好 遠(yuǎn)離，相差越多越好例題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.B.C.D. 幅）其縱坐標(biāo)為位移其縱坐標(biāo)為振幅單擺的固有周期為2 s 圖象的峰值表示共振時(shí)的振例題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>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

12、，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.B.C.答案：BCD周期關(guān)系為頻率關(guān)系為擺幅關(guān)系為D.Ae<Aa四個(gè)擺中,Tc>Td>Ta>TeAc= Ad= Aa= Acd的振幅最大，且B球作為驅(qū)動(dòng)力，acde四 個(gè)小球做受迫振動(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課堂小結(jié)2分鐘布置作業(yè)1分鐘板 書 設(shè) 計(jì)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

13、算和學(xué)習(xí)目標(biāo)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。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)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fo B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fo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

14、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)三一一聲音的共鳴，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