2024-2025學(xué)年高中物理 第十一章 機械振動 5 外力作用下的振動教學(xué)實錄1 新人教版選修3-4

2024-2025學(xué)年高中物理第十一章機械振動5外力作用下的振動教學(xué)實錄1新人教版選修3-4一、課程基本信息

1.課程名稱：高中物理

2.教學(xué)年級和班級：2024-2025學(xué)年高中二年級（選修班）

3.授課時間：2024年10月15日

4.教學(xué)時數(shù)：1課時

教材章節(jié)及內(nèi)容：第十一章機械振動5外力作用下的振動，新人教版選修3-4。本節(jié)課主要討論在外力作用下的振動現(xiàn)象，包括受迫振動和共振等內(nèi)容，以及這些現(xiàn)象在實際生活中的應(yīng)用。二、核心素養(yǎng)目標(biāo)

1.理解并描述外力作用下的振動現(xiàn)象，包括受迫振動和共振。

2.分析外力作用下振動系統(tǒng)的特點，培養(yǎng)物理模型建構(gòu)能力。

3.探究外力頻率與系統(tǒng)固有頻率的關(guān)系，發(fā)展科學(xué)探究和思維能力。

4.應(yīng)用所學(xué)知識解釋生活中的振動現(xiàn)象，增強物理知識的應(yīng)用意識。三、教學(xué)難點與重點

1.教學(xué)重點

本節(jié)課的核心內(nèi)容主要包括：

-受迫振動的定義及其特征：重點理解受迫振動是指在外力作用下，振動系統(tǒng)的振動頻率等于外力頻率的現(xiàn)象。例如，解釋鐘擺受到周期性風(fēng)力作用時的振動。

-共振現(xiàn)象的產(chǎn)生條件：強調(diào)共振發(fā)生的條件是外力頻率等于系統(tǒng)的固有頻率。以秋千在特定頻率的推力下擺幅增大的現(xiàn)象為例，說明共振的概念。

-振動系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)換：分析在受迫振動中，系統(tǒng)動能和勢能的周期性轉(zhuǎn)換過程。例如，討論彈簧振子在周期性外力作用下的能量變化。

2.教學(xué)難點

本節(jié)課的難點內(nèi)容主要包括：

-受迫振動與自由振動的區(qū)別：學(xué)生可能難以區(qū)分受迫振動和自由振動的不同，可以通過比較兩種振動產(chǎn)生的原因和頻率特點來幫助學(xué)生理解。例如，區(qū)分一個擺動的鐘擺在沒有外力作用時的自由振動和有外力作用時的受迫振動。

-共振條件的判斷：學(xué)生可能難以判斷何時會發(fā)生共振，可以通過實際例子，如橋梁在特定風(fēng)速下發(fā)生共振導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞的案例，來說明共振條件的判斷。

-外力頻率變化對振動系統(tǒng)的影響：學(xué)生可能不理解外力頻率變化對振動系統(tǒng)的影響，可以通過實驗或動畫演示，展示不同頻率的外力如何影響振動系統(tǒng)的振幅和相位。例如，通過改變電機的轉(zhuǎn)速來觀察彈簧振子的振幅變化。四、教學(xué)方法與策略

1.采用講授與討論相結(jié)合的方法，先通過講授介紹受迫振動和共振的基本概念，然后引導(dǎo)students進行小組討論，分析實例，加深理解。

2.設(shè)計實驗觀察環(huán)節(jié)，讓學(xué)生親自操作彈簧振子實驗，觀察不同外力頻率下的振動情況，增強直觀感受。

3.使用多媒體教學(xué)，播放相關(guān)物理現(xiàn)象的視頻，如橋梁共振、樂器共鳴等，幫助學(xué)生形象地理解共振現(xiàn)象。

4.采用問題驅(qū)動的教學(xué)策略，提出問題，讓學(xué)生通過探究和計算來尋找答案，培養(yǎng)解決問題的能力。五、教學(xué)實施過程

1.導(dǎo)入新課

方式：通過展示一個物理實驗視頻，如一個擺動的彈簧振子在周期性外力作用下的變化，引發(fā)學(xué)生對受迫振動現(xiàn)象的興趣。

目的：通過直觀的實驗現(xiàn)象，讓學(xué)生對受迫振動和共振產(chǎn)生好奇，為深入學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。

2.講授新知

-概念講解：介紹受迫振動的定義，通過動畫演示，讓學(xué)生觀察不同頻率外力作用下振子的運動，理解受迫振動的特征。

-演繹推理：通過數(shù)學(xué)公式推導(dǎo)受迫振動振幅與外力頻率的關(guān)系，使用三段論形式，如“如果外力頻率等于系統(tǒng)固有頻率，則振幅最大；現(xiàn)在外力頻率等于系統(tǒng)固有頻率，因此振幅最大”。

-歸納推理：引導(dǎo)學(xué)生從實驗現(xiàn)象中歸納出共振的條件，如“每次外力頻率接近固有頻率時，振幅都顯著增加，因此可以推斷共振發(fā)生在外力頻率等于固有頻率時”。

-邏輯謬誤：討論可能出現(xiàn)的誤解，如將受迫振動誤認為是自由振動，通過例子糾正學(xué)生的錯誤理解。

3.鞏固練習(xí)

-課堂練習(xí)：設(shè)計計算題，如給定外力頻率和系統(tǒng)固有頻率，讓學(xué)生計算受迫振動的振幅。

-小組討論：讓學(xué)生分組討論受迫振動在工程和日常生活中的應(yīng)用，如發(fā)動機的運轉(zhuǎn)和樂器的共鳴。

4.深化理解

-案例分析：分析橋梁共振導(dǎo)致坍塌的案例，讓學(xué)生運用所學(xué)知識解釋共振現(xiàn)象的破壞性。

-辯論活動：組織學(xué)生辯論“是否應(yīng)該限制大型工程結(jié)構(gòu)的外力頻率以避免共振”。

5.課堂總結(jié)

-知識梳理：總結(jié)受迫振動和共振的定義、條件及其影響。

-學(xué)生反饋：邀請學(xué)生分享對受迫振動和共振的理解，以及如何將這些知識應(yīng)用于實際問題。六、教學(xué)反思與改進

1.教學(xué)反思：本節(jié)課學(xué)生對受迫振動和共振的理解較為表面，對共振條件的理解不夠深入，且在實際案例分析中，部分學(xué)生未能準(zhǔn)確運用所學(xué)知識。

2.教學(xué)改進：今后教學(xué)中，應(yīng)增加實驗環(huán)節(jié)，讓學(xué)生親身體驗受迫振動和共振現(xiàn)象，增強直觀感受。同時，引入更多實際案例，引導(dǎo)學(xué)生深入分析共振的成因和影響，提高學(xué)生的知識應(yīng)用能力。七、作業(yè)布置與反饋

作業(yè)布置：

1.理論作業(yè)：請學(xué)生在課后完成以下練習(xí)題：

-計算題：給定一個彈簧振子的固有頻率和一周期性外力的頻率，計算在不同頻率下振子的振幅，并討論外力頻率接近固有頻率時的振幅變化。

-思考題：分析一個實際案例，如某個大型建筑物的共振現(xiàn)象，探討如何通過調(diào)整外力頻率來避免共振的發(fā)生。

2.實踐作業(yè)：要求學(xué)生在家中自行設(shè)計一個簡單的受迫振動實驗，并記錄實驗現(xiàn)象，分析實驗結(jié)果與理論知識的聯(lián)系。

3.閱讀作業(yè)：推薦學(xué)生閱讀有關(guān)受迫振動和共振的科普文章，以拓寬知識面。

作業(yè)反饋：

1.理論作業(yè)批改：

-對學(xué)生的計算題答案進行仔細批改，指出計算錯誤和不理解的概念，給出具體的改正建議。

-對思考題的答案，評價學(xué)生的分析能力和創(chuàng)新思維，鼓勵有見地的觀點，同時對邏輯不清晰或理解不準(zhǔn)確的部分給出指導(dǎo)。

2.實踐作業(yè)評價：

-檢查學(xué)生的實驗設(shè)計是否合理，實驗步驟是否完整，對實驗現(xiàn)象的記錄是否詳盡。

-分析學(xué)生的實驗結(jié)果，評價其