《外力作用下的振动》教学设计(11页).doc

-外力作用下的振动教学设计-第 11 页外力作用下的振动教学设计基本信息名称外力作用下的振动执教者袁海宁课时1课时所属教材目录选修3-4第十一章机械振动第5节教材分析外力作用下的振动是人教版普通高中物理课程标准实验教科书物理选修3-4第十一章机械振动第5节内容。本节以“外力作用下的振动”为标题，介绍了“阻尼振动”“受迫振动”“共振”的概念。在内容安排上与老教材有较大的变化，这样做不仅可以使学生认识到阻尼振动、受迫振动和共振都属于外力作用下的振动，而且有利于学生对振动分类的理解。教材首先介绍了振动物体的固有频率的概念，再从能量的角度分析阻尼振动，进而通过实验探究了受迫振动的频率与驱动力频率的关系，最后利用实验探究了受迫振动的振幅与驱动力频率的关系，从而认识了共振现象。在教学中我深入挖掘教材资源，充分发挥探究实验的作用，让学生亲身经历实验探究的过程，观察物体在做受迫振动时其频率跟驱动力频率的关系，以及受迫振动的频率与物体固有频率接近时振动的特点，达到了较好的教学效果。学情分析学生通过前几节对机械振动的学习，已经知道了描述机械振动的振幅、周期、频率等概念的含义，对机械振动过程中的能量转化有初步认识。本节课的主要任务是通过实验掌握物体在做受迫振动时其频率跟驱动力频率的关系，以及受迫振动的频率与物体固有频率接近时振动的特点。教学目标知识与能力目标1知道什么是阻尼振动，阻尼振动的图像的特点。 2知道什么是受迫振动，知道受迫振动的频率等于驱动力的频率。 3知道什么是共振以及发生共振的条件。能够解释共振的应用和防止的实例。过程与方法目标1设置问题启发学生的思考，让学生掌握解决问题的思维方法。 2探究和验证过程中掌握观察、总结、用数学处理物理问题的方法。 3经历科学规律探究的过程、认识探究的意义、尝试探究的方法、培养探究的能力。情感态度与价值观目标1通过受迫振动的实验，培养学生的科学探究的兴趣。 2通过探究实验培养合作精神和积极参与的意识。 3体会自然现象背后的奇妙规律，培养求知欲极学以致用的精神。教学重难点重点受迫振动时其频率跟驱动力频率的关系，共振。难点受迫振动时其频率跟驱动力频率的关系教学策略与 设计说明学生通过分组实验探究受迫振动频率与驱动力频率之间的关系，受迫振动振幅与驱动力频率和固有频率之间的关系，学生通过自己动手，由直观、真实、自然的实验现象得出受迫振动频率与驱动力频率之间的规律，受迫振动振幅与驱动力频率和固有频率之间的图像。学生总结出规律后，通过解释不同的有趣的共振实验现象达到学以致用的目的。水到渠成的学习的过程中， 体验成功的愉悦。教学过程教学环节教师活动学生活动设计意图情境导入3分钟导入：教师出示PPT并播放新闻视频：引导学生通过观看“塔科马大桥垮塌”的视频，引起学生探究现象背后的秘密的欲望。PPT出示本节课的学习目标思考悲剧发生的原因创设情境，激发学生探究问题的兴趣完成导学案的自主学习部分5分钟一、阻尼振动【问题一】1.什么是固有振动？2.什么是固有周期和固有频率？【问题二】1.什么是阻尼振动？2.阻尼振动有什么样的特点？3.阻尼振动的图像4、阻尼振动过程中，振动快慢是否有变化？5、实际的振动都是是阻尼振动吗？ 1.如果系统不受外力的作用，此时的振动称为固有振动。2.固有振动的频率（周期），叫做系统的固有频率（固有周期）。系统振动过程中受到阻力作用，系统克服阻力做功，消耗机械能，因而振幅减小，这种振动叫做阻尼振动。振动系统受到的阻尼越大，振幅减小得越快，阻尼过大时，系统将不能发生振动。周期和频率不变。实际的振动一定是阻尼振动学生阅课本，基本可以完成自主学习的任务。个别学困生，小组讨论过程也可以组内解决创设情境2分钟思考：怎样才能使受阻力的振动的物体的振幅不变，而一直振动下去呢？二、受迫振动【问题三】1.什么是驱动力？2.什么是受迫振动？ 用周期性的外力作用于振动系统，通过外力对系统做正功，补偿系统机械能的损耗，使系统持续地振动下去。驱动力（又叫策动力）：使系统持续振动下去的周期性外力物体在驱动力作用下的振动由学生熟悉的荡秋千引入驱动力和受迫振动的概念，顺理成章合作探究15分钟【分组实验】动手实验并观察现象，回答下列问题实验一：1、如何让弹簧振子振动起来？振动的弹簧振子做什么运动？2、要想使弹簧振子的周期（频率）发生变化，可以采取什么措施？3、实验过程中，弹簧振子的固有周期（频率）变了吗？4、弹簧振子做受迫振动的周期（频率）是由什么决定的？5、实验过程中，弹簧振子的振幅都一样吗？ 实验二：1、 让其中一个摆球振动起来，你观察到了什么现象？2、 其余的的摆球做什么运动？3、 所有摆球的振幅都一样吗？什么样的振幅大？什么样的振幅小？4、小球做受迫振动的振幅大小与什么有关系？4、 实验过程中，所有小球的振动周期（频率）都一样吗？5、实验三：1、敲击音叉，然后放到音箱附近，你听到的声音有什么变化？2、敲击不同的音叉，放到同一个音箱附近，效果一样吗？3、如何解释这个现象？6、 你能说出乐器中的音箱是起什么作用的吗？通过观察三个实验，总结：受迫振动的频率和什么有关系？受迫振动的振幅和什么有关系？转动手柄。弹簧振子做受迫振动改变手柄转动的周期或频率弹簧振子系统不变，固有周期不变由转动手柄的周期决定转动手柄频率不同，弹簧振子的振幅有时大有时小其余的小球也跟着振动起来其余摆球都做受迫振动不同小球振幅有大有小摆长和驱动力的摆长接近的振幅大，二者相差较多的振幅小系统的固有频率和驱动力的频率接近的振幅大，二者相差较多的振幅小所有小球的振动频率都与驱动力的频率相等音叉的声音变大不同的音叉声音变大的程度不同音叉和音箱的频率相同时，声音最大，频率不同时声音也变大，但是变化不如频率相同时明显放大音量，同时也可以改善音色振动稳定后的频率等于驱动力的频率,跟物体的固有频率无关。受迫振动的振幅由驱动力频率和物体的固有频率共同决定：两者越接近，受迫振动的振幅越大，两者相差越大,受迫振动的振幅越小。 分组实验，小组讨论组内解决有困难，教师可以随堂指导分组实验，可以锻炼学生动手能力，提高观察实验现象，总结实验规律的能力归纳总结10分钟三、共振1、什么叫共振现象？2、产生共振现象的条件： 3、共振曲线： 思考：生活中的受迫振动现象有哪些？这些现象是否都有益？采取什么措施会更好？总结： 利用时：f驱 f固防止时：f驱 f固驱动力频率等于系统的固有频率时，受迫振动的系统振幅最大，这种现象叫做共振.f驱 = f固微波炉加热食物笛声除虫登雪山严禁大声喊叫部队过桥要便步走火车过桥要减速小说中的“狮吼功”共振筛转速计接近，相等最好远离，相差越多越好引导学生积极讨论运用所学知识解决实际问题学以致用当堂检测3分钟例题1两个弹簧振子，甲的固有频率是100Hz，乙的固有频率是400Hz，若它们均在频率是300Hz的驱动力作用下做受迫振动，则()A甲的振幅较大，振动频率是100Hz B乙的振幅较大，振动频率是300HzC甲的振幅较大，振动频率是300Hz D乙的振幅较大，振动频率是400Hz例题2研究单摆受迫振动规律时得到如图所示图象，说法正确的是()A其纵坐标为位移 B其纵坐标为振幅C单摆的固有周期为2 s D图象的峰值表示共振时的振幅例题3有一根张紧的水平绳上挂有5个双线摆，其中b摆摆球质量最大，另4个摆球质量相等，摆长关系为Lc>LbLd>La>Le，如图所示，现将b摆垂直纸面向里拉开一微小角度，放手后让其振动，经过一段时间，其余各摆均振动起来，达到稳定时()A周期关系为Tc>Td>Ta>TeB频率关系为fcfdfafeC摆幅关系为AcAdAaAcD四个摆中，d的振幅最大，且Ae<Aa驱动力频率和物体的固有频率越接近，受迫振动的振幅越大，两者相差越大,受迫振动的振幅越小，所以乙的振幅大受迫振动的频率等于驱动力的频率,跟物体的固有频率无关。所以甲乙的频率都是300Hz，正确答案：C答案：BCDB球作为驱动力，a c d e 四个小球做受迫振动，其频率都等于驱动力的频率，因此答案B正确d球的摆长和b球相等，因而振幅最大。a c 的摆长都比b球的摆长小，且e的摆长比a还要小，因此e球的振幅小于a球的振幅，答案D正确答案：BD各小组口头展示讨论结果课堂小结2分钟学科班长总结本节课学到了哪些知识，从中得到哪些体验，哪方面的能力得到了锻炼，今后的打算和学习目标布置作业1分钟1布置检测练习导学案中课后作业部分2拓展阅读 课上没有进行讨论的共振现象，可以课余时间上网查找具体的装置和现象，并用所学受迫振动知识进行解释。板书设计小结1、阻尼振动：振幅(能量)逐渐减小的振动。 2、受迫振动：物体在周期性驱动力作用下的振动物体做受迫振动时，振动稳定后的频率等于驱动力的频率，跟物体的固有频率无关。 3、共振: 当驱动力的频率跟物体的固有频率相等时，受迫振动的振幅最大，这种现象叫共振。 A、利用共振时：应使驱动力的频率f接近或等于振动物体的固有频率f0B、防止共振时：应使驱动力的频率f与物体的固有频率f0不同，而且相差越大越好教学反思： 本节课知识内容较简单，受迫振动实验较难操作，以往主要以讲授式为主，容易造成“填鸭”效果，所以本节课主要以学生实验为主，通过实验得出受迫振动的相关规律。 本节课首先通过“塔科马大桥垮塌”的新闻视频创设了物理情景，激发学生探究的欲望，通过亲自动手探究实验，让学生体验学习的过程，培养学生观察实验现象的能力，通过让学生自己思考、总结得出规律，培养学生的思维能力，通过运用规律解释各种共振现象，培养学生理论联系实际，学以致用，让学生体验成功的喜悦。通过当堂检测，巩固课堂上所学到的知识。本节课感触最深的是实验较难操作，实验稳定性不强，导致实验时间不好控制，讲课之前已经预留了4分钟的时间调整，实际操作发现学生动手实验占用了大量时间，另外，由各种共振现象中总结出受迫振动的规律对于学生来说有一定困难，学生很难一下子说出来，需要教师在课堂上逐步引导。本节课设计的各个环节还可以继续改进和调整。比如：实验三声音的共鸣，可以直接以视频播放的形式展示给学生，有学生解释现象，这样就可以在实验探究缓解节省一定的时间。还有，本节课的知识点比较简单，配合课前预习的导学案，可以节奏快一些。再有，生活中的共振现象环节，学生能够说出的现象，配以视频或者图片展示，效果会更好。学生不能说出的现象，也可以展示视频或者图片，有学生来解释现象。当然，这都需要任课教师在课前做大量的准备工作。总之，要想上好这节课，需要充分了解学生的情况，对于课上可能出现的各种情况，做好充分的准备，最好有较详细地预案。这样在课堂上才能快速、及时的处理各种“意外”，提高课堂效率。