《受迫振动 共振》教学设计 (华南师范大学 李韵)

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1、 全国首届大学生中学物理教学技能大赛全国首届大学生中学物理教学技能大赛 参赛教案参赛教案 课课 题：题： 1.6 1.6 受迫振动受迫振动 共振共振 教教 材：材：粤教版高中物理选修粤教版高中物理选修 3 3- -4 4 授课对象：授课对象：高中二年级学生高中二年级学生 参赛选手：参赛选手：李韵李韵 参赛单位：参赛单位：华南师范大学华南师范大学 选手专业选手专业：物理学物理学 20092009年年8 8月烟台月烟台 全国首届大学生中学物理教学技能大赛 参赛方案 华南师范大学 李韵 - 1 - 受迫振动受迫振动 共振共振教案教案 华南师范大学 李韵 【课题】【课题】受迫振动 共振 【教学时间】【

2、教学时间】45 分钟 【教学对象】【教学对象】高中二年级学生 【选用选用教材】教材】粤教版高中物理选修 3-4 第一章第六节 【教学内容【教学内容分析】分析】 教材地位和作用教材地位和作用 “受迫振动 共振”是第一章机械振动的基本内容，是简谐运动相关知识的拓展和延伸。简谐运动是一个理想化的物理模型，通过此理想化的模型可以研究机械振动，相比之下受迫振动与共振则是常见的振动现象，更为贴近生活。故本节学习的过程对培养学生善于观察与思考的学习习惯有重要的作用。 课程标准的要求课程标准的要求 课程标准对本节内容的要求是“通过实验，认识受迫振动的特点。了解产生共振的条件以及在技术上的运用。” 教材内容分析

3、教材内容分析 本节内容主要分为两个部分， 一是受迫振动的概念和特征； 二是共振的概念、产生条件及其原理在技术上的应用。教材先通过生活中的例子和实验，引导学生认识受迫振动的现象及特征，再对受迫振动的特殊现象共振进行研究，通过实验和图像，归纳共振产生的条件，最后联系生活，介绍共振现在的利用和防止。 教材在本节设计上有两个特点：第一，重视知识获得的过程，重视学生观察和分析能力的培养。第二，重视知识与生活的联系。 【学【学生情况生情况分析】分析】 学生的知识基础学生的知识基础 学生通过前面的学习， 对机械振动有了一定的了解。 能理解简谐运动的特征，知道研究机械振动的相关方法，能从能量、动力学、运动学的

4、角度对各种振动进行阐述与分析。 学生的学生的兴趣兴趣特点特点 （1） 高中生具有更强的操作兴趣。在认识受迫振动现象和共振产生的条件时，全国首届大学生中学物理教学技能大赛 参赛方案 华南师范大学 李韵 - 2 - 让学生动手进行实验，能培养学生的动手和观察能力，有助于学生学习兴趣的提高。 （2） 高中生具有因果认识兴趣。在课堂引入部分，利用“不敲自鸣”的故事设下悬念，激发学生的因果认识兴趣，达到增强学生求知欲的目的。 学生学生的的认知困难认知困难 通过前面的学习学生对机械振动有了一定的了解，但对于固有频率的概念感到陌生。固有频率的概念比较抽象，书上也没有给出明确的定义，故学生在理解共振产生的条件

5、（驱动频率等于固有频率）时会遇到一定的困难。 在学习受迫振动的特征时，特征的定性关系是明显的，但要得到受迫振动频率等于驱动频率的定量关系就有一定的难度。学生难以通过生活经验得出定量的结论。 【教学目标】【教学目标】 知识与技能知识与技能 （1） 知道受迫振动的概念和特点。 （2） 知道共振的概念和产生条件。 （3） 了解共振现象，以及共振在生活中的利弊。 过程与方法过程与方法 （1） 通过观察实验，认识受迫振动的特点。 （2） 通过实验，认识共振产生的条件。 情感态度与价值观情感态度与价值观 （1） 通过实验，养成善于思考与观察的学习习惯。 （2） 通过应用实例，具有将知识应用于实际的意识。

6、【教学重点】【教学重点】 受迫振动的特征，共振产生的条件 【教学难点】【教学难点】 受迫振动的特征，共振产生的条件 【教学策略设计教学策略设计】 教学方法教学方法 （1 1） 实验法实验法 本节课的内容是以培养学生观察和思考的学习习惯为设计意图，故实验教学全国首届大学生中学物理教学技能大赛 参赛方案 华南师范大学 李韵 - 3 - 法贯穿在本课教学的始末。 通过演示实验，让学生认识阻尼振动，受迫振动的现象。利用位移传感器进行实验，让学生利用基本的数学知识，通过实验图线得出受迫振动的特点。传感器的运用，使得物理实验中的定量关系变得更为直观，以达到突破难点的效果。 利用随堂实验认识共振现象，通过讨

7、论和观察得出共振产生的条件，让学生经历动手实验，观察分析，并得出结论的过程。 （2 2） 谈话法谈话法 利用弹簧振子振动的小实验以及洗衣机的受迫振动，通过一些列谈话式的问答，帮助学生建立受迫振动与共振的概念。谈话法的使用能步步引导学生，让学生了解概念建立的思维过程，把握思考相关问题的思路。 （3 3） 讲授法讲授法 教师在演示实验中，配合使用讲授的方法，积极引导学生开展思维活动，让学生通过思考得出结论。 本节课主要利用讲授的方法，阐述实验现象，强调实验结论，以达到突出重难点目的。通过讲授，从能量，受力，运动状态等方面对各种振动进行阐述和分析。 学法指导学法指导 学法指导上切合培养目标，要求学生

8、要敢于动手，善于观察，勤于思考，培养良好的学习习惯。通过动手进行实验，思考并分析实验现象以得出结论，发挥学生在课堂上的主体作用。 在分析的过程中要求学生，回顾简谐运动的相关知识，并将新旧知识联系起来，从旧知识中总结新知识。在学习受迫振动和共振的相关知识时，引导学生运用分析振动的相关方法，对这两种振动现象进行分析。 通过向学生呈现生活中的各种振动现象，引导学生将学习到物理知识与实际紧密的联系起来。 教学媒体设计教学媒体设计 以媒体课件为载体，利用视频，实物图像，让学生从生活的现象出发，帮助学生建立受迫振动和共振的概念，并对演示实验的图像进行分析。利用位移传感器等实验仪器进行实验，让学生观察受迫振

9、动的振幅与频率的关系。 全国首届大学生中学物理教学技能大赛 参赛方案 华南师范大学 李韵 - 4 - 【教学用具】【教学用具】 教师用具：教师用具：位移传感器、导轨、小车、电动机、共振小玩具、音叉两个、铁架台、乒乓球、细线、弹簧振子 学生用具：学生用具：共振研究装置（课本图 1-6-4） 【教学【教学主要主要流程图】流程图】 【教学过程教学过程设计】设计】 时间 安排 教学环节和教学内容 教师活动 学生活动 设计意图 0：00 【创设情境，创设情境，引入新课引入新课】 （预计用时：（预计用时：2 2 分钟）分钟） 利用课件， 介绍古书记载的 “不 敲自鸣”小故事：有一天，亭子里 面的一口大钟，

10、突然无缘无故地鸣 响起来。 周围的人们都以为有妖怪， 惶惶不可终日。提问：提问： 为何大钟 会不敲自鸣 呢？ 思考 感到疑惑 利 用 古 代 的故事，使学 生对有趣的现 象产生好奇， 激发学生的学 习兴趣。 全国首届大学生中学物理教学技能大赛 参赛方案 华南师范大学 李韵 - 5 - 0：02 0：06 【观察实验，归纳总结观察实验，归纳总结】 受迫振动的概念：受迫振动的概念： （预计用时（预计用时 4 4 分钟）分钟） 通过回顾已学知识，得出等幅 振动的概念。观察弹簧振子的阻尼 振动， 知识阻尼振动的现象和概念。 通过弹簧振子受迫振动的例 子，引导学生总结出受迫振动的概 念。 受迫振动的特点

11、受迫振动的特点： （预计用时（预计用时 1010 分钟）分钟） 利用不同的频率驱动弹簧振子 振动，引导学生猜想受迫振动的特 点。 通过小车在轨道上的受迫振动 实验，利用位移传感器，记录小车 振动的时间和位移关系。 课堂练习：课堂练习： （预计用时（预计用时 3 3 分钟）分钟） 进行课堂练习帮助学生巩固 知识，并从受迫振动的知识点过度 到共振的知识点。题目如下： 1、风吹动窗边的吊饰。 2、衣服脱水时洗衣机的振动。 提问：提问： 如何才可 以使物体持续 的振动下去 呢？ 提问：提问： 根据这些 例子， 你认为受 迫振动的频率 跟什么有关？ 进行演示实验。 提问：提问： 从受迫振 动的时间位移

12、图像中， 你又得 出了什么结 论？ 提问：提问： 你能运用 刚才所学的知 识解释生活中 的这些现象 吗？ 联系已学知 识。 期望回答：期望回答： 给 物体一个驱 动作用。 期望回答：期望回答： 振 动频率与驱 动频率有关。 （定性关系） 期望回答：期望回答： 驱 动频率与振 动频率相等。 （定量关系） 联系生活 回答问题 通过小实 验，让学生从 实际出发，认 识阻尼振动和 受迫振动。 通过小实 验，让学生提 出的猜想。 单凭生活 经验，学生难 以对受迫振动 的特点有较深 的理解，传感 器的使用，使 学生能容易得 到驱动频率和 振动频率的定 量关系。 全国首届大学生中学物理教学技能大赛 参赛方案

13、 华南师范大学 李韵 - 6 - 0：19 共振现象：共振现象： 从生活实际出发，利用生活中 拍摄的视频，让学生进一步观察洗 衣机受迫振动的现象。 提问：提问： 脱水机 在受迫振动时， 振幅有何特 点？ 观察现象 思考问题 期望回答：期望回答： 在 某个频率驱 动下， 物体的 振幅最大。 通 过 观 察，巩固受迫 振动的相关知 识，并从观察 中发现共振现 象。 0：22 共振产生的条件：共振产生的条件： （预计用时：（预计用时：1313 分钟）分钟） 让学生自己动手，利用不同摆 长的单摆受迫振动的实验，频率与 振幅之间的关系。 在教师的引导下， 归纳共振的概念，得出共振的产生 条件。 并根据现

14、象进一步得出共振曲 线。 解释引入提出的问题解释引入提出的问题： 利用音叉共振的实验， 解释 “不 敲自鸣”的事故。用不敲自鸣的音 叉类比不敲自鸣的大钟。 关注个别学生 进行实验的进 度， 引导学生得 出结论。 提问：提问： 你观察到 了什么现象？ 通过现象得出 什么结论呢？ 帮助学生， 总结 共振的概念。 提问：提问： 通过这个 实验， 你能解释 为何大钟会不 敲自鸣吗？ 进行实验 思考分析 讨论交流 期望回答：期望回答： 驱 动频率等于 物体固有频 率时， 振幅最 大。 固有频率 与驱动频率 相差最大的 摆球， 振幅最 小。 思考 回答问题 此处选用 了经典的传统 实验。通过这 个器具简单明 了的实验，不 仅能得出共振 产生的条件， 还能帮助学生 理 解