2024-2025学年高中物理 第二章 机械振动 6 受迫振动 共振教案 新人教版选择性必修第一册VIP

2024-2025学年高中物理第二章机械振动6受迫振动共振教案新人教版选择性必修第一册主备人备课成员教学内容分析本节课的主要教学内容为高中物理第二章机械振动的第6节“受迫振动与共振”，新人教版选择性必修第一册。教学内容围绕受迫振动的概念、特性及其与固有频率的关系，以及共振现象的原理和应用展开。具体涉及：1.受迫振动的定义与数学表达；2.驱动力与受迫振动的周期性；3.共振的条件及其在实际中的应用。

教学内容与学生已有知识的联系在于，学生在先前的学习中掌握了简谐运动的基本概念、弹簧振子的运动方程，并了解了自然频率和固有周期。在此基础上，本节课将引导学生将这些知识延伸到受迫振动领域，理解外部驱动力如何影响振动的行为，并探究共振现象背后的物理原理，强化理论知识与实践应用之间的联系。核心素养目标1.物理观念：通过受迫振动与共振的学习，理解振动系统的动态平衡，形成物质运动与相互作用的基本观念。

2.科学思维：培养学生运用数学语言描述物理现象，分析受迫振动与共振的规律，发展逻辑推理与模型构建能力。

3.科学探究：设计实验，探索受迫振动与共振的条件和效果，提高学生实验操作与数据解读能力。

4.科学态度与责任：联系实际生活中的共振现象，激发学生对物理现象的好奇心，培养其科学态度和关注社会发展的责任感。教学难点与重点1.教学重点

（1）受迫振动的概念及其数学表达：重点讲解受迫振动的定义，以及如何用数学语言描述受迫振动的运动方程。举例说明受迫振动与自由振动的区别。

（2）驱动力的周期性与受迫振动的响应：强调驱动力周期与受迫振动周期之间的关系，以及不同周期比情况下受迫振动的特点。

（3）共振的条件及其在实际中的应用：讲解共振现象的产生条件，以及在实际生活中的应用，如音叉与共鸣管等。

2.教学难点

（1）受迫振动中驱动力的表达：学生需要理解如何将驱动力表示为周期性函数，并将其与振动系统的运动方程相结合。

举例：以一个简谐振子为例，讲解如何将周期性驱动力表示为正弦或余弦函数，并与简谐振子的运动方程联立。

（2）共振条件的理解：共振现象的产生涉及到频率、振幅等多个因素，学生需要理解共振条件的本质，并能够应用于具体问题。

举例：解释为何当驱动力频率接近振动系统的固有频率时，振幅会显著增大，从而导致共振现象。

（3）实验操作与数据解读：在实验中，学生需要掌握如何调整驱动力频率，观察和记录振动系统的响应，并能够从数据中分析出共振条件。

举例：在实验中，如何改变驱动力的频率，观察振幅变化，并分析出共振频率。

（4）联系实际生活中的共振现象：学生需要能够将理论知识与实际现象相结合，理解共振在现实中的应用。

举例：分析桥梁、建筑物等在风力作用下的共振问题，以及如何采取措施避免共振带来的危害。

在教学过程中，针对以上难点和重点，教师应采用直观的演示、生动的实例、逐步引导的方法，帮助学生深入理解受迫振动与共振的物理本质，提高学生的学科素养。学具准备Xxx课型新授课教法学法讲授法课时第一课时师生互动设计二次备课教学资源1.硬件资源：

-振动实验装置（含驱动器、振动传感器、显示设备）

-音叉与共鸣管实验器材

-多媒体教学设备（投影仪、计算机）

2.软件资源：

-物理教学软件（模拟受迫振动与共振现象）

-动画演示软件（展示受迫振动过程）

-数据处理软件（分析实验数据）

3.课程平台：

-教学管理系统（发布学习任务、作业、反馈）

-网络学习平台（提供预习资料、拓展阅读）

4.信息化资源：

-电子教材

-互动式电子白板

-在线教学视频（受迫振动与共振专题）

5.教学手段：

-实验教学

-多媒体演示

-小组讨论与协作

-课堂互动问答

-课后在线辅导与答疑

-学生自主学习与探究活动教学流程（一）课前准备（预计用时：5分钟）

学生预习：

发放预习材料，引导学生提前了解受迫振动与共振的学习内容，标记出有疑问或不懂的地方。

设计预习问题，如“受迫振动与自由振动的区别是什么？”激发学生思考，为课堂学习受迫振动与共振内容做好准备。

教师备课：

深入研究教材，明确教学目标和教学重难点。

准备振动实验装置、多媒体教学资源，确保教学过程的顺利进行。

设计课堂互动环节，如小组讨论、实验探究，提高学生学习受迫振动与共振的积极性。

（二）课堂导入（预计用时：3分钟）

激发兴趣：

提出问题或设置悬念，如“为什么会出现桥梁断裂的现象？”引发学生的好奇心和求知欲，引导学生进入受迫振动与共振学习状态。

回顾旧知：

简要回顾上节课学习的简谐运动的内容，帮助学生建立知识之间的联系。

提出问题，检查学生对简谐运动的掌握情况，为受迫振动与共振新课学习打下基础。

（三）新课呈现（预计用时：25分钟）

知识讲解：

清晰、准确地讲解受迫振动的定义、数学表达以及共振的条件，结合实例帮助学生理解。

突出重点，如受迫振动的运动方程，强调难点，如共振条件的理解，通过对比、归纳等方法帮助学生加深记忆。

互动探究：

设计小组讨论环节，让学生围绕受迫振动与共振问题展开讨论，培养学生的合作精神和沟通能力。

鼓励学生提出自己的观点和疑问，引导学生深入思考，拓展思维。

技能训练：

设计振动实验活动，让学生在实践中体验受迫振动与共振知识的应用，提高实践能力。

在新课呈现结束后，对受迫振动与共振知识点进行梳理和总结。

强调重点和难点，帮助学生形成完整的知识体系。

（四）巩固练习（预计用时：5分钟）

随堂练习：

随堂练习题，让学生在课堂上完成，检查学生对受迫振动与共振知识的掌握情况。

鼓励学生相互讨论、互相帮助，共同解决问题。

错题订正：

针对学生在随堂练习中出现的错误，进行及时订正和讲解。

引导学生分析错误原因，避免类似错误再次发生。

（五）拓展延伸（预计用时：3分钟）

知识拓展：

介绍与受迫振动与共振相关的拓展知识，如非线性振动的共振现象。

引导学生关注学科前沿动态，培养学生的创新意识和探索精神。

情感升华：

结合受迫振动与共振内容，引导学生思考学科与生活的联系，培养学生的社会责任感。

鼓励学生分享学习受迫振动与共振的心得和体会，增进师生之间的情感交流。

（六）课堂小结（预计用时：2分钟）

简要回顾本节课学习的受迫振动与共振内容，强调重点和难点。

肯定学生的表现，鼓励他们继续努力。

布置作业：

根据本节课学习的受迫振动与共振内容，布置适量的课后作业，巩固学习效果。

提醒学生注意作业要求和时间安排，确保作业质量。教学资源拓展1.拓展资源：

-相关物理学史：介绍受迫振动与共振在物理学发展中的重要作用，如伽利略、牛顿等科学家对振动现象的研究。

-现实生活中的共振实例：收集桥梁、建筑物、乐器等领域的共振现象，分析其产生的原因及解决方法。

-自然科学领域的共振现象：如声学、光学、电磁学等领域的共振研究，了解其在实际应用中的作用。

-科普读物：推荐与受迫振动与共振相关的科普书籍，帮助学生更深入地理解振动与波的传播。

-学术论文：挑选适合高中生的学术论文，让学生了解受迫振动与共振研究的最新进展。

2.拓展建议：

-鼓励学生阅读科普读物，了解受迫振动与共振的基本原理及其在现实生活中的应用。

-组织学生进行小组讨论，分享各自收集到的共振实例，分析共振现象产生的原因及解决方案。

-引导学生关注自然科学领域的共振现象，了解其在科技创新中的作用。

-带领学生参观实验室或相关企业，了解受迫振动与共振在工程技术中的应用。

-指导学生如何阅读学术论文，培养学生获取、筛选、整理信息的能力。反思改进措施（一）教学特色创新

1.结合生活实例：在教学过程中，我特意引入了桥梁、建筑物等实际生活中的共振案例，让学生能够更直观地理解受迫振动与共振的概念，增强理论与实际的联系。

2.实践活动设计：通过设计振动实验和小组讨论等实践活动，激发学生的探究兴趣，培养学生的动手能力和团队合作精神。

（二）存在主要问题

1.教学组织方面：在课堂实践活动中，我发现部分学生对实验操作不够熟练，导致实验进展缓慢，影响了教学进程。

2.教学评价方面：目前的教学评价主要以课后作业和随堂练习为主，缺乏对学生课堂参与度和思考过程的评价。

（三）改进措施

针对教学组织方面的问题，我计划在今后的教学中增加实验操作的预演环节，让学生在课前熟悉实验步骤，提高实验效率。此外，加强课堂巡查，及时发现并解决学生在实验中遇到的问题。

针对教学评价方面的问题，我将采用多元化的评价方式，如课堂问答、小组讨论表现等，全面考察学生的学习过程和思考能力。同时，鼓励学生进行自我评价和同伴评价，提高学生的反思能力。板书设计①重点知识点

-受迫振动的定义

-受迫振动的数学表达

-驱动力的周期性与受迫振动的响应

-共振的条件及其在实际中的应用

②重点词句

-"受迫振动是指系统在外力作用下发生的振动。"

-"驱动力的周期性决定了受迫振动的周期。"

-"当驱动力的频率接近系统的固有频率时，发生共振现象。"

③艺术性和趣味性

-使用图表和示意图展示受迫振动的运动方程和共振条件，使抽象概念更直观。

-设计互动环节，让学生在黑板上绘制共振现象的示意图，增加参与感和趣味性。

-使用彩色粉笔突出重点，使板书更醒目和吸引人。

-引入相关的物理学家名言或有趣的故事，激发学生的学习兴趣和主动性。课堂1.课堂评价

-提问：通过课堂提问，了解学生对受迫振动与共振知识点的理解和掌握程度。设计不同难度的问题，针对不同水平的学生，确保每个学生都能在课堂上得到锻炼和提升。

-观察：在课堂实践活动中，观察学生的操作过程、合作交流情况，了解学生在实验探究中的参与度和思考能力。

-测试：进行课堂小测验，检查学生对受迫振动与共振知识点的掌握情况，及时发现并解决学生在理解上的误区和问题。

2.作业评价

-批改：认真批改学生的课后作业，对学生的完成情况进行评价，指出错误和不足之处，给予指导和建议。

-点评：针对作业中的共性问题，进行课堂点评，帮助学生巩固知识点，提高解题能力。

-反馈：及时向学生反馈作业评价结果，鼓励学生继续努力，针对自己的不足进行有针对性的复习。

在评价过程中，关注以下几个方面：

-知识掌握：评估学生对受迫振动与共振知识点的掌握程度，确保学生能够理解并运用相关概念。

-思维能力：关注学生在解决问题过程中的思考方法和策略，培养学生的逻辑思维和创新能力。

-合作交流：评价学生在小组讨论和实践活动中的表现，鼓励学生积极参与、互相学习。

-情感态度：关注学生对物理学科的兴趣和热情，激发学生的学习动力。课后作业1.根据受迫振动的定义，推导一个简谐振子受到周期性驱动力时的运动方程。

2.给出一个实际例子，说明受迫振动的周期性与驱动力的周期之间的关系。

3.绘制一个受迫振动的相位图，分析不同频率比情况下受迫振动的特点。

4.解释共振现象的产生条件，并举例说明共振在实际生活中的应用。

5.设计一个实验方案，验证共振现象的存在，并分析实验结果。

补充和说明举例题型：

1.解答：根据受迫振动的定义，一个简谐振子受到周期性驱动力时的运动方程可以表示为：

x''+ω0^2x=F0cos(ωt)

其中，ω0是振子的固有频率，F0是驱动力的振幅，ω是驱动力的角频率，x是振子的位移。

2.解答：例如，一个钟摆受到周期性风力作用时，其振动周期与风力的周期相关。当风力周期与钟摆的自然周期相等时，钟摆的振动幅度会增大，发生共振现象。

3.解答：相位图可以通过绘制位移x随时间t的变化曲线来展示。在不同频率比情况下，受迫振动的特点如下：

-驱动力频率远低于固有频率时，振子主要表现为自由振动；

-驱动力频率接近固有频率时，振子发生