2024-2025學(xué)年高中物理 第二章 機(jī)械振動(dòng) 6 受迫振動(dòng) 共振教案 新人教版選擇性必修第一冊(cè)

2024-2025學(xué)年高中物理第二章機(jī)械振動(dòng)6受迫振動(dòng)共振教案新人教版選擇性必修第一冊(cè)主備人備課成員教學(xué)內(nèi)容分析本節(jié)課的主要教學(xué)內(nèi)容為高中物理第二章機(jī)械振動(dòng)的第6節(jié)“受迫振動(dòng)與共振”，新人教版選擇性必修第一冊(cè)。教學(xué)內(nèi)容圍繞受迫振動(dòng)的概念、特性及其與固有頻率的關(guān)系，以及共振現(xiàn)象的原理和應(yīng)用展開(kāi)。具體涉及：1.受迫振動(dòng)的定義與數(shù)學(xué)表達(dá)；2.驅(qū)動(dòng)力與受迫振動(dòng)的周期性；3.共振的條件及其在實(shí)際中的應(yīng)用。

教學(xué)內(nèi)容與學(xué)生已有知識(shí)的聯(lián)系在于，學(xué)生在先前的學(xué)習(xí)中掌握了簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的基本概念、彈簧振子的運(yùn)動(dòng)方程，并了解了自然頻率和固有周期。在此基礎(chǔ)上，本節(jié)課將引導(dǎo)學(xué)生將這些知識(shí)延伸到受迫振動(dòng)領(lǐng)域，理解外部驅(qū)動(dòng)力如何影響振動(dòng)的行為，并探究共振現(xiàn)象背后的物理原理，強(qiáng)化理論知識(shí)與實(shí)踐應(yīng)用之間的聯(lián)系。核心素養(yǎng)目標(biāo)1.物理觀念：通過(guò)受迫振動(dòng)與共振的學(xué)習(xí)，理解振動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)平衡，形成物質(zhì)運(yùn)動(dòng)與相互作用的基本觀念。

2.科學(xué)思維：培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用數(shù)學(xué)語(yǔ)言描述物理現(xiàn)象，分析受迫振動(dòng)與共振的規(guī)律，發(fā)展邏輯推理與模型構(gòu)建能力。

3.科學(xué)探究：設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，探索受迫振動(dòng)與共振的條件和效果，提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作與數(shù)據(jù)解讀能力。

4.科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：聯(lián)系實(shí)際生活中的共振現(xiàn)象，激發(fā)學(xué)生對(duì)物理現(xiàn)象的好奇心，培養(yǎng)其科學(xué)態(tài)度和關(guān)注社會(huì)發(fā)展的責(zé)任感。教學(xué)難點(diǎn)與重點(diǎn)1.教學(xué)重點(diǎn)

（1）受迫振動(dòng)的概念及其數(shù)學(xué)表達(dá)：重點(diǎn)講解受迫振動(dòng)的定義，以及如何用數(shù)學(xué)語(yǔ)言描述受迫振動(dòng)的運(yùn)動(dòng)方程。舉例說(shuō)明受迫振動(dòng)與自由振動(dòng)的區(qū)別。

（2）驅(qū)動(dòng)力的周期性與受迫振動(dòng)的響應(yīng)：強(qiáng)調(diào)驅(qū)動(dòng)力周期與受迫振動(dòng)周期之間的關(guān)系，以及不同周期比情況下受迫振動(dòng)的特點(diǎn)。

（3）共振的條件及其在實(shí)際中的應(yīng)用：講解共振現(xiàn)象的產(chǎn)生條件，以及在實(shí)際生活中的應(yīng)用，如音叉與共鳴管等。

2.教學(xué)難點(diǎn)

（1）受迫振動(dòng)中驅(qū)動(dòng)力的表達(dá)：學(xué)生需要理解如何將驅(qū)動(dòng)力表示為周期性函數(shù)，并將其與振動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程相結(jié)合。

舉例：以一個(gè)簡(jiǎn)諧振子為例，講解如何將周期性驅(qū)動(dòng)力表示為正弦或余弦函數(shù)，并與簡(jiǎn)諧振子的運(yùn)動(dòng)方程聯(lián)立。

（2）共振條件的理解：共振現(xiàn)象的產(chǎn)生涉及到頻率、振幅等多個(gè)因素，學(xué)生需要理解共振條件的本質(zhì)，并能夠應(yīng)用于具體問(wèn)題。

舉例：解釋為何當(dāng)驅(qū)動(dòng)力頻率接近振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率時(shí)，振幅會(huì)顯著增大，從而導(dǎo)致共振現(xiàn)象。

（3）實(shí)驗(yàn)操作與數(shù)據(jù)解讀：在實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生需要掌握如何調(diào)整驅(qū)動(dòng)力頻率，觀察和記錄振動(dòng)系統(tǒng)的響應(yīng)，并能夠從數(shù)據(jù)中分析出共振條件。

舉例：在實(shí)驗(yàn)中，如何改變驅(qū)動(dòng)力的頻率，觀察振幅變化，并分析出共振頻率。

（4）聯(lián)系實(shí)際生活中的共振現(xiàn)象：學(xué)生需要能夠?qū)⒗碚撝R(shí)與實(shí)際現(xiàn)象相結(jié)合，理解共振在現(xiàn)實(shí)中的應(yīng)用。

舉例：分析橋梁、建筑物等在風(fēng)力作用下的共振問(wèn)題，以及如何采取措施避免共振帶來(lái)的危害。

在教學(xué)過(guò)程中，針對(duì)以上難點(diǎn)和重點(diǎn)，教師應(yīng)采用直觀的演示、生動(dòng)的實(shí)例、逐步引導(dǎo)的方法，幫助學(xué)生深入理解受迫振動(dòng)與共振的物理本質(zhì)，提高學(xué)生的學(xué)科素養(yǎng)。學(xué)具準(zhǔn)備Xxx課型新授課教法學(xué)法講授法課時(shí)第一課時(shí)師生互動(dòng)設(shè)計(jì)二次備課教學(xué)資源1.硬件資源：

-振動(dòng)實(shí)驗(yàn)裝置（含驅(qū)動(dòng)器、振動(dòng)傳感器、顯示設(shè)備）

-音叉與共鳴管實(shí)驗(yàn)器材

-多媒體教學(xué)設(shè)備（投影儀、計(jì)算機(jī)）

2.軟件資源：

-物理教學(xué)軟件（模擬受迫振動(dòng)與共振現(xiàn)象）

-動(dòng)畫(huà)演示軟件（展示受迫振動(dòng)過(guò)程）

-數(shù)據(jù)處理軟件（分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)）

3.課程平臺(tái)：

-教學(xué)管理系統(tǒng)（發(fā)布學(xué)習(xí)任務(wù)、作業(yè)、反饋）

-網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)（提供預(yù)習(xí)資料、拓展閱讀）

4.信息化資源：

-電子教材

-互動(dòng)式電子白板

-在線教學(xué)視頻（受迫振動(dòng)與共振專(zhuān)題）

5.教學(xué)手段：

-實(shí)驗(yàn)教學(xué)

-多媒體演示

-小組討論與協(xié)作

-課堂互動(dòng)問(wèn)答

-課后在線輔導(dǎo)與答疑

-學(xué)生自主學(xué)習(xí)與探究活動(dòng)教學(xué)流程（一）課前準(zhǔn)備（預(yù)計(jì)用時(shí)：5分鐘）

學(xué)生預(yù)習(xí)：

發(fā)放預(yù)習(xí)材料，引導(dǎo)學(xué)生提前了解受迫振動(dòng)與共振的學(xué)習(xí)內(nèi)容，標(biāo)記出有疑問(wèn)或不懂的地方。

設(shè)計(jì)預(yù)習(xí)問(wèn)題，如“受迫振動(dòng)與自由振動(dòng)的區(qū)別是什么？”激發(fā)學(xué)生思考，為課堂學(xué)習(xí)受迫振動(dòng)與共振內(nèi)容做好準(zhǔn)備。

教師備課：

深入研究教材，明確教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)重難點(diǎn)。

準(zhǔn)備振動(dòng)實(shí)驗(yàn)裝置、多媒體教學(xué)資源，確保教學(xué)過(guò)程的順利進(jìn)行。

設(shè)計(jì)課堂互動(dòng)環(huán)節(jié)，如小組討論、實(shí)驗(yàn)探究，提高學(xué)生學(xué)習(xí)受迫振動(dòng)與共振的積極性。

（二）課堂導(dǎo)入（預(yù)計(jì)用時(shí)：3分鐘）

激發(fā)興趣：

提出問(wèn)題或設(shè)置懸念，如“為什么會(huì)出現(xiàn)橋梁斷裂的現(xiàn)象？”引發(fā)學(xué)生的好奇心和求知欲，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入受迫振動(dòng)與共振學(xué)習(xí)狀態(tài)。

回顧舊知：

簡(jiǎn)要回顧上節(jié)課學(xué)習(xí)的簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的內(nèi)容，幫助學(xué)生建立知識(shí)之間的聯(lián)系。

提出問(wèn)題，檢查學(xué)生對(duì)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的掌握情況，為受迫振動(dòng)與共振新課學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。

（三）新課呈現(xiàn)（預(yù)計(jì)用時(shí)：25分鐘）

知識(shí)講解：

清晰、準(zhǔn)確地講解受迫振動(dòng)的定義、數(shù)學(xué)表達(dá)以及共振的條件，結(jié)合實(shí)例幫助學(xué)生理解。

突出重點(diǎn)，如受迫振動(dòng)的運(yùn)動(dòng)方程，強(qiáng)調(diào)難點(diǎn)，如共振條件的理解，通過(guò)對(duì)比、歸納等方法幫助學(xué)生加深記憶。

互動(dòng)探究：

設(shè)計(jì)小組討論環(huán)節(jié)，讓學(xué)生圍繞受迫振動(dòng)與共振問(wèn)題展開(kāi)討論，培養(yǎng)學(xué)生的合作精神和溝通能力。

鼓勵(lì)學(xué)生提出自己的觀點(diǎn)和疑問(wèn)，引導(dǎo)學(xué)生深入思考，拓展思維。

技能訓(xùn)練：

設(shè)計(jì)振動(dòng)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，讓學(xué)生在實(shí)踐中體驗(yàn)受迫振動(dòng)與共振知識(shí)的應(yīng)用，提高實(shí)踐能力。

在新課呈現(xiàn)結(jié)束后，對(duì)受迫振動(dòng)與共振知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行梳理和總結(jié)。

強(qiáng)調(diào)重點(diǎn)和難點(diǎn)，幫助學(xué)生形成完整的知識(shí)體系。

（四）鞏固練習(xí)（預(yù)計(jì)用時(shí)：5分鐘）

隨堂練習(xí)：

隨堂練習(xí)題，讓學(xué)生在課堂上完成，檢查學(xué)生對(duì)受迫振動(dòng)與共振知識(shí)的掌握情況。

鼓勵(lì)學(xué)生相互討論、互相幫助，共同解決問(wèn)題。

錯(cuò)題訂正：

針對(duì)學(xué)生在隨堂練習(xí)中出現(xiàn)的錯(cuò)誤，進(jìn)行及時(shí)訂正和講解。

引導(dǎo)學(xué)生分析錯(cuò)誤原因，避免類(lèi)似錯(cuò)誤再次發(fā)生。

（五）拓展延伸（預(yù)計(jì)用時(shí)：3分鐘）

知識(shí)拓展：

介紹與受迫振動(dòng)與共振相關(guān)的拓展知識(shí)，如非線性振動(dòng)的共振現(xiàn)象。

引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注學(xué)科前沿動(dòng)態(tài)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和探索精神。

情感升華：

結(jié)合受迫振動(dòng)與共振內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生思考學(xué)科與生活的聯(lián)系，培養(yǎng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感。

鼓勵(lì)學(xué)生分享學(xué)習(xí)受迫振動(dòng)與共振的心得和體會(huì)，增進(jìn)師生之間的情感交流。

（六）課堂小結(jié)（預(yù)計(jì)用時(shí)：2分鐘）

簡(jiǎn)要回顧本節(jié)課學(xué)習(xí)的受迫振動(dòng)與共振內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)重點(diǎn)和難點(diǎn)。

肯定學(xué)生的表現(xiàn)，鼓勵(lì)他們繼續(xù)努力。

布置作業(yè)：

根據(jù)本節(jié)課學(xué)習(xí)的受迫振動(dòng)與共振內(nèi)容，布置適量的課后作業(yè)，鞏固學(xué)習(xí)效果。

提醒學(xué)生注意作業(yè)要求和時(shí)間安排，確保作業(yè)質(zhì)量。教學(xué)資源拓展1.拓展資源：

-相關(guān)物理學(xué)史：介紹受迫振動(dòng)與共振在物理學(xué)發(fā)展中的重要作用，如伽利略、牛頓等科學(xué)家對(duì)振動(dòng)現(xiàn)象的研究。

-現(xiàn)實(shí)生活中的共振實(shí)例：收集橋梁、建筑物、樂(lè)器等領(lǐng)域的共振現(xiàn)象，分析其產(chǎn)生的原因及解決方法。

-自然科學(xué)領(lǐng)域的共振現(xiàn)象：如聲學(xué)、光學(xué)、電磁學(xué)等領(lǐng)域的共振研究，了解其在實(shí)際應(yīng)用中的作用。

-科普讀物：推薦與受迫振動(dòng)與共振相關(guān)的科普書(shū)籍，幫助學(xué)生更深入地理解振動(dòng)與波的傳播。

-學(xué)術(shù)論文：挑選適合高中生的學(xué)術(shù)論文，讓學(xué)生了解受迫振動(dòng)與共振研究的最新進(jìn)展。

2.拓展建議：

-鼓勵(lì)學(xué)生閱讀科普讀物，了解受迫振動(dòng)與共振的基本原理及其在現(xiàn)實(shí)生活中的應(yīng)用。

-組織學(xué)生進(jìn)行小組討論，分享各自收集到的共振實(shí)例，分析共振現(xiàn)象產(chǎn)生的原因及解決方案。

-引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注自然科學(xué)領(lǐng)域的共振現(xiàn)象，了解其在科技創(chuàng)新中的作用。

-帶領(lǐng)學(xué)生參觀實(shí)驗(yàn)室或相關(guān)企業(yè)，了解受迫振動(dòng)與共振在工程技術(shù)中的應(yīng)用。

-指導(dǎo)學(xué)生如何閱讀學(xué)術(shù)論文，培養(yǎng)學(xué)生獲取、篩選、整理信息的能力。反思改進(jìn)措施（一）教學(xué)特色創(chuàng)新

1.結(jié)合生活實(shí)例：在教學(xué)過(guò)程中，我特意引入了橋梁、建筑物等實(shí)際生活中的共振案例，讓學(xué)生能夠更直觀地理解受迫振動(dòng)與共振的概念，增強(qiáng)理論與實(shí)際的聯(lián)系。

2.實(shí)踐活動(dòng)設(shè)計(jì)：通過(guò)設(shè)計(jì)振動(dòng)實(shí)驗(yàn)和小組討論等實(shí)踐活動(dòng)，激發(fā)學(xué)生的探究興趣，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和團(tuán)隊(duì)合作精神。

（二）存在主要問(wèn)題

1.教學(xué)組織方面：在課堂實(shí)踐活動(dòng)中，我發(fā)現(xiàn)部分學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)操作不夠熟練，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)進(jìn)展緩慢，影響了教學(xué)進(jìn)程。

2.教學(xué)評(píng)價(jià)方面：目前的教學(xué)評(píng)價(jià)主要以課后作業(yè)和隨堂練習(xí)為主，缺乏對(duì)學(xué)生課堂參與度和思考過(guò)程的評(píng)價(jià)。

（三）改進(jìn)措施

針對(duì)教學(xué)組織方面的問(wèn)題，我計(jì)劃在今后的教學(xué)中增加實(shí)驗(yàn)操作的預(yù)演環(huán)節(jié)，讓學(xué)生在課前熟悉實(shí)驗(yàn)步驟，提高實(shí)驗(yàn)效率。此外，加強(qiáng)課堂巡查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中遇到的問(wèn)題。

針對(duì)教學(xué)評(píng)價(jià)方面的問(wèn)題，我將采用多元化的評(píng)價(jià)方式，如課堂問(wèn)答、小組討論表現(xiàn)等，全面考察學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程和思考能力。同時(shí)，鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行自我評(píng)價(jià)和同伴評(píng)價(jià)，提高學(xué)生的反思能力。板書(shū)設(shè)計(jì)①重點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)

-受迫振動(dòng)的定義

-受迫振動(dòng)的數(shù)學(xué)表達(dá)

-驅(qū)動(dòng)力的周期性與受迫振動(dòng)的響應(yīng)

-共振的條件及其在實(shí)際中的應(yīng)用

②重點(diǎn)詞句

-"受迫振動(dòng)是指系統(tǒng)在外力作用下發(fā)生的振動(dòng)。"

-"驅(qū)動(dòng)力的周期性決定了受迫振動(dòng)的周期。"

-"當(dāng)驅(qū)動(dòng)力的頻率接近系統(tǒng)的固有頻率時(shí)，發(fā)生共振現(xiàn)象。"

③藝術(shù)性和趣味性

-使用圖表和示意圖展示受迫振動(dòng)的運(yùn)動(dòng)方程和共振條件，使抽象概念更直觀。

-設(shè)計(jì)互動(dòng)環(huán)節(jié)，讓學(xué)生在黑板上繪制共振現(xiàn)象的示意圖，增加參與感和趣味性。

-使用彩色粉筆突出重點(diǎn)，使板書(shū)更醒目和吸引人。

-引入相關(guān)的物理學(xué)家名言或有趣的故事，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動(dòng)性。課堂1.課堂評(píng)價(jià)

-提問(wèn)：通過(guò)課堂提問(wèn)，了解學(xué)生對(duì)受迫振動(dòng)與共振知識(shí)點(diǎn)的理解和掌握程度。設(shè)計(jì)不同難度的問(wèn)題，針對(duì)不同水平的學(xué)生，確保每個(gè)學(xué)生都能在課堂上得到鍛煉和提升。

-觀察：在課堂實(shí)踐活動(dòng)中，觀察學(xué)生的操作過(guò)程、合作交流情況，了解學(xué)生在實(shí)驗(yàn)探究中的參與度和思考能力。

-測(cè)試：進(jìn)行課堂小測(cè)驗(yàn)，檢查學(xué)生對(duì)受迫振動(dòng)與共振知識(shí)點(diǎn)的掌握情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決學(xué)生在理解上的誤區(qū)和問(wèn)題。

2.作業(yè)評(píng)價(jià)

-批改：認(rèn)真批改學(xué)生的課后作業(yè)，對(duì)學(xué)生的完成情況進(jìn)行評(píng)價(jià)，指出錯(cuò)誤和不足之處，給予指導(dǎo)和建議。

-點(diǎn)評(píng)：針對(duì)作業(yè)中的共性問(wèn)題，進(jìn)行課堂點(diǎn)評(píng)，幫助學(xué)生鞏固知識(shí)點(diǎn)，提高解題能力。

-反饋：及時(shí)向?qū)W生反饋?zhàn)鳂I(yè)評(píng)價(jià)結(jié)果，鼓勵(lì)學(xué)生繼續(xù)努力，針對(duì)自己的不足進(jìn)行有針對(duì)性的復(fù)習(xí)。

在評(píng)價(jià)過(guò)程中，關(guān)注以下幾個(gè)方面：

-知識(shí)掌握：評(píng)估學(xué)生對(duì)受迫振動(dòng)與共振知識(shí)點(diǎn)的掌握程度，確保學(xué)生能夠理解并運(yùn)用相關(guān)概念。

-思維能力：關(guān)注學(xué)生在解決問(wèn)題過(guò)程中的思考方法和策略，培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維和創(chuàng)新能力。

-合作交流：評(píng)價(jià)學(xué)生在小組討論和實(shí)踐活動(dòng)中的表現(xiàn)，鼓勵(lì)學(xué)生積極參與、互相學(xué)習(xí)。

-情感態(tài)度：關(guān)注學(xué)生對(duì)物理學(xué)科的興趣和熱情，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力。課后作業(yè)1.根據(jù)受迫振動(dòng)的定義，推導(dǎo)一個(gè)簡(jiǎn)諧振子受到周期性驅(qū)動(dòng)力時(shí)的運(yùn)動(dòng)方程。

2.給出一個(gè)實(shí)際例子，說(shuō)明受迫振動(dòng)的周期性與驅(qū)動(dòng)力的周期之間的關(guān)系。

3.繪制一個(gè)受迫振動(dòng)的相位圖，分析不同頻率比情況下受迫振動(dòng)的特點(diǎn)。

4.解釋共振現(xiàn)象的產(chǎn)生條件，并舉例說(shuō)明共振在實(shí)際生活中的應(yīng)用。

5.設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)方案，驗(yàn)證共振現(xiàn)象的存在，并分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

補(bǔ)充和說(shuō)明舉例題型：

1.解答：根據(jù)受迫振動(dòng)的定義，一個(gè)簡(jiǎn)諧振子受到周期性驅(qū)動(dòng)力時(shí)的運(yùn)動(dòng)方程可以表示為：

x''+ω0^2x=F0cos(ωt)

其中，ω0是振子的固有頻率，F(xiàn)0是驅(qū)動(dòng)力的振幅，ω是驅(qū)動(dòng)力的角頻率，x是振子的位移。

2.解答：例如，一個(gè)鐘擺受到周期性風(fēng)力作用時(shí)，其振動(dòng)周期與風(fēng)力的周期相關(guān)。當(dāng)風(fēng)力周期與鐘擺的自然周期相等時(shí)，鐘擺的振動(dòng)幅度會(huì)增大，發(fā)生共振現(xiàn)象。

3.解答：相位圖可以通過(guò)繪制位移x隨時(shí)間t的變化曲線來(lái)展示。在不同頻率比情況下，受迫振動(dòng)的特點(diǎn)如下：

-驅(qū)動(dòng)力頻率遠(yuǎn)低于固有頻率時(shí)，振子主要表現(xiàn)為自由振動(dòng)；

-驅(qū)動(dòng)力頻率接近固有頻率時(shí)，振子發(fā)生