选必1.2.6受迫振动共振教学设计

受迫振动、共振课时教学设计第3课时教学设计课题机械振动生活实例应用——受迫振动课型新授课R章/单元复习课□专题复习课□实验探究课□习题/试卷讲评课□课题研究课□学科实践活动课□其他□1.教学内容分析本课时“受迫振动共振”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，相比之下受迫振动与共振则是生活中常见的振动现象，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。本节课程主要通过可视化的形式让学生直观的认识受迫振动的概念、产生条件及规律，知道阻尼振动中的能量转化过程，通过分组讨论探究固有频率与驱动力频率的关系对受迫振动振幅的影响。2.学情分析前面几节学生学习了简谐运动的受力和运动特点，知道了能量的变化情况，对单摆和弹簧振子的模型也有了较为深入的理解，能从运动学、动力学、能量角度对振动进行阐述与分析，为这节课做好了铺垫。高二上学期的学生已经有了一定的观察分析能力、归纳总结能力和逻辑思维能力，而且这个阶段的学生有很强的求知欲和好奇心，对于与生活联系密切的知识非常感兴趣，敢于猜想和尝试，这些可以帮助学生顺利完成本节课的学习。但学生在前几节的学习中对固有频率的理解还是不深刻的，从而在突破共振产生条件时会有困难。3.学习目标1.知道什么是阻尼振动和受迫振动（物理观念），会用能量观点分析阻尼振动的振幅变化和受迫振动的共振现象（科学思维）。2.通过实验认识固有频率、驱动力频率与振动频率之间的区别与联系，了解产生共振的条件，认识到共振是受迫振动的一种特殊情况（科学探究）。3.能够根据实际生活中的振动特点，应用振动的规律解释与解决相关问题（科学态度与责任）。4.学习重点难点教学重点：理解受迫振动的振幅与驱动力频率之间的关系教学难点：理解共振的原因，掌握共振的运动特点5.教学辅助支持荡秋千视频图片、受迫振动频率研究实验仪、共振演示仪、多媒体设备6.教学活动设计过程学习内容与教师活动学生任务/活动设计设计意图及对应目标达成环节一内容1.教师活动（1）：同学们思考荡秋千时为什么会停下来？如果是这样荡秋千呢？分析之前所学振动知识比较区别所在？并描述之前所学简谐振动频率特点。学生任务/活动1.学生通过对比，实际荡秋千与之前所学单摆的模型不完全一样，弹簧振子与单摆在没有外力干预的情况下做简谐运动，是一种无外力做功，无能量损失的理想化模型，而现实情境中是一定有能量损耗的。学生总结思考阅读后得出：简谐运动周期或频率与振幅无关，仅由系统自身的性质决定，我们把这种振动称为固有振动，其振动频率称为——固有频率。将简谐运动这一理想化模型引入现实有阻尼情景中作为铺垫，建立“振动会自发地衰减”的感性认识。首先得出固有频率内容2.教师活动（2）：倘若振动系统受到外力阻尼作用（如图一荡秋千小孩），它将如何运动？（试从周期、频率、振幅、能量进行描述。）学生任务/活动2.阻尼振动：振动系统受到的阻力作用叫做阻尼．阻尼振动的振幅不断减小。振动系统的机械能以内能等形式耗散出去。但频率仍保持固有频率不变。达成目标1，体会阻尼振动中的能量变化，从而建立阻尼振动的物理观念。内容3.教师活动（3）：同学们试描述阻尼振动的振幅时间图像。学生任务/活动3.达成目标1，利用已有知识进行分析，从而锻炼学生科学思维环节二内容4.教师活动（1）：观察图片2，小孩想要维持振动不停下来，需要有什么条件，类比思考，挂钟的钟摆为什么能一直维持运动？学生任务/活动4.学生交流讨论：需要施加一个外力维持振动的振幅。物体在周期性变化的驱动力作用下的振动叫做受迫振动。驱动力:使系统持续振动下去的周期性外力引入驱动力，从而提出受迫振动。从解决问题的角度探讨物理问题，引导学生从建立物理与实际的联系。内容5.教师活动（2）：钩码系统施加周期性的驱动力，使钩码振动，改变电动机的转速可以调整驱动力的频率，观察钩码系统振动频率。学生任务/活动5学生通过观察，掌握受迫振动的频率跟驱动力的频率相等的规律。而跟物体自身的固有频率无关．并提出：“什么情况下受迫振动的小球振幅最大？”作图、思考、讨论引导学生在操作实验之前先制定方案，理解实验原理，培养学生的探究素养达成目标2。内容6.在周期性驱动力作用下的受迫振动，其振幅是否也跟它的固有频率无关呢？以一个小球带动其他小球摆动，观察振幅的大小与什么因素有关。学生任务/活动6.引导学生观察受迫振动的小球的摆幅与小球的质量是否有关？与驱动小球的绳长有什么关系？观察，思考，讨论，表达得出受迫振动中，驱动力的频率等于振动物体的固有频率时，振幅最大；驱动力的频率跟固有频率相差越大，振幅越小达成目标2认识到共振是受迫振动的一种特殊情况共振：驱动力的频率接近物体的固有频率时，受迫振动的振幅增大，这种现象叫做共振环节三内容7.教师活动（1）：观察分析讨论共振筛、转速计等常见的共振的利用学生任务/活动7.聆听、思考、解释让学生形成知识间关联的习惯，培养知识迁移的能力。检测目标3内容8.教师活动（2）：视频演示“声音碎玻璃”的现象。并列举世界上因共振而造成的灾难。学生任务/活动8.引导学生观察和思考如何规避共振带来的危害和灾难。观察、思考、讨论、问答.通过观察和学习，留意生活中的共振现象，实现知识与实践的关联，检测目标3培养科学态度与责任。课堂小结简谐运动阻尼振动受迫振动产生条件不受阻力作用受阻力作用受阻力和驱动力作用频率由系统本身决定，即固有频率频率不变，等于固有频率与驱动力频率相同振幅不变减小大小变化不确定振动图像形状不确定实例弹簧振子振动，单摆作小角度摆动敲锣打鼓发出的声音越来越弱扬声器纸盆振动发声、钟摆的摆动振动类型受迫振动共振受力情况周期性驱动力周期性驱动力振动周期或频率由驱动力的周期或频率决定，即或或振动能量由产生驱动力的物体提供振动物体获得的能量最大常见例子机械运转时底座发生的振动共振筛、声音的共鸣等7.板书设计8.作业与拓展学习设计1．(多选)下列说法中正确的是()A．实际的自由振动必然是阻尼振动B．在外力作用下的振动是受迫振动C．阻尼振动的振幅越来越小D．受迫振动稳定后的频率与自身物理条件无关2.汽车的重力一般支撑在固定于轴承上的若干弹簧上，弹簧的等效劲度系数k＝1.5×105N/m。汽车开始运动时，在振幅较小的情况下，其上下自由振动的频率满足f＝eq\f(1,2π)eq\r(\f(g,l))(l为弹簧的压缩长度)。若人体可以看成一个弹性体，其固有频率约为2Hz，已知汽车的质量为600kg，每个人的质量为70kg，则这辆车乘坐几个人时，人感到最难受？3.(拓展性作业)通过古代二胡的结构介绍共鸣对乐器的作用。并演示音叉的共鸣作用。并思考二胡琴弦与振动的关系。9.特色学习资源分析、技术手段应用说明共振实验演示实验探究过程10.教学反思与改进机械振动生活实例应用——受迫振动学习任务单学科：高中物理年级：高二【学习目标】我该学什么？1.知道什么是阻尼振动和受迫振动（物理观念），会用能量观点分析阻尼振动的振幅变化和受迫振动的共振现象（科学思维）。2.通过实验认识固有频率、驱动力频率与振动频率之间的区别与联系，了解产生共振的条件，认识到共振是受迫振动的一种特殊情况（科学探究）。3.能够根据实际生活中的振动特点，应用振动的规律解释与解决相关问题（科学态度与责任）。【重点难点】教学重点：理解受迫振动的振幅与驱动力频率之间的关系教学难点：理解共振的原因，掌握共振的运动特点【学习过程】活动1.同学们思考荡秋千时为什么会停下来？（3min）如果是这样荡秋千呢？分析之前所学振动知识比较区别所在？并描述之前所学简谐振动频率特点。固有频率：活动2.倘若振动系统受到外力阻尼作用（如图一荡秋千小孩），它将如何运动？（试从周期、频率、振幅、能量进行描述）。（5min）周期：频率：振幅：能量：活动3.同学们试描述阻尼振动的振幅时间图像（2min）活动4.观察图片2，小孩想要维持振动不停下来，需要有什么条件，类比思考，挂钟的钟摆为什么能一直维持运动？（2min）驱动力：活动5.钩码系统施加周期性的驱动力，使钩码振动，改变电动机的转速可以调整驱动力的频率，观察钩码系统振动频率。并提出：“什么情况下受迫振动的小球振幅最大？”作图、思考、讨论（8min）活动6.在周期性驱动力作用下的受迫振动，其振幅是否也跟它的固有频率无关呢？以一个小球带动其他小球摆动，观察振幅的大小与什么因素有关。（10min）活动7.（2min）观察分析讨论共振筛、转速计等常见的共振的利用活动8.视频演示“声音碎玻璃”的现象。并列举世界上因共振而造成的灾难。（3min）【达标检测】1．(多选)下列说法中正确的是()A．实际的自由振动必然是阻尼振动B．在外力作用下的振动是受迫振动C．阻尼振动的振幅越来越小D．受迫振动稳定后的频率与自身物理条件无关2.汽车的重力一般支撑在固定于轴承上的若干弹簧上，弹簧的等效劲度系数k＝1.5×1