外力作用下的振动教学设计

1、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咼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

2、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，

3、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 八、 重

4、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“钟 导入： 教师出示PPT并播放新闻视频： 引导学生通过观看

5、“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 宀 完 成 导 学 案 的 自 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？ 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 学生阅 课本， 基本可 以完成 自主学 习的任 务。 主学习部分/钟 【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

6、际的振动都是是阻尼振动 吗？ 周期）0 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 个别学 困生， 小组讨 论过程 也可以 组内解 决 思考：怎样才能使受阻力的振动的 用周期性的外力 作用于振 物体的振幅不变，而一直振动下去 动系统，通过外力对系统做 由学生 呢？ 正功，补偿系统机械能的损 熟悉的 二、受迫振动 耗，使系统持续地振动下 荡秋千 【问题二】 去。 引入驱 1.什么是驱动力？ 动力和 驱动力（又叫策动

7、力）： 受迫振 使系统持续振动下去的周 动的概 期性外力 念，顺 2.什么是受迫振动？ 理成章 物体在驱动力作用下的振 动 【分组实验】动手实验并观察现 象，回答下列问题 实验一: 如何让弹簧振子振动起来？振 转动手柄。 弹簧振子做受迫振动 动的弹簧振子做什么运动? 分组实 验，小 组讨论 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? 改变手柄转动的周期或频 率 3、实验过程中，弹簧振子的固有 弹簧振子系统不变，固有周 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，

8、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？ 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 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： 所有小球的振动频率都与 驱动力的频率相等 组内解 决有困 难，教 师可以 随堂指 导

9、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 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？ 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， 声音取大，频率不同时声音 也变大，但是变化不如频率 相同时明显 放大音里，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

10、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。 归 纳 总 结 10 三、共振 1、什么叫共振现象？ 2、产生共振现象的条件： 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 引导学 生积极 讨论 分钟 明 殆 固 固 象 ？ ？ 现沬好 f- 动有更 f 振 都会 知否施 驱 驱 拆 炙 是措 f f 辰W-象么 ： 対 ：中 现什 ：时 时 尹 考活？些取 结用 止 3思主些这采 总利 防 U 子 口 ” 喊走 功 越 物 声步速吼 好多 食 大便减狮 最趣 热 禁要要

11、“ 等差 加虫严桥桥的 相相 、尸余 1 中中卞 g帀十 洌削雪r11曰仃 振 振 振 振 石阿 1是肯仙 酗 川 酗 川22讥 题仇HZ,川甲HZ乙HZ甲HZ乙HZ题M 例频00动代OOBooe00D00例得 有44驱 1 3 3 4 时 固是的是 是 是 是 律 振受乙 页郛 寸的,以 力刹率 固动大所 恥固仍 n ,档n n側以C r，的大动率。也: 力越大动幅振频关00答 动率越振振迫的无3确 驱频幅迫的受力率是正 组展论 小头讨果 各口示结 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

12、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LcLb= LdLaLe,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TcTdTaTe B. 频率关系为fc = fd = fa = fe C. 摆幅关系为 Ac Ad Aa Ac D. 四个摆中，d的振幅最大，且 Aes仕受 期频 o 为7 玄厂 一 勿 结w仆一i有ffef 小b小乍跟固 Jr/JT;WW 剑词频物6的6的 二 pjp o . . 幅体行 Mismm 振物率n呻士士 做做！和 WBB 振振科:M共共蚁 尼迫

13、前振对用止O 阻受盼共、，利防加 12如浜儿A 8差 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