2024-2025学年高中物理 第十一章 机械振动 5 外力作用下的振动教学实录1 新人教版选修3-4

2024-2025学年高中物理第十一章机械振动5外力作用下的振动教学实录1新人教版选修3-4一、课程基本信息

1.课程名称：高中物理

2.教学年级和班级：2024-2025学年高中二年级（选修班）

3.授课时间：2024年10月15日

4.教学时数：1课时

教材章节及内容：第十一章机械振动5外力作用下的振动，新人教版选修3-4。本节课主要讨论在外力作用下的振动现象，包括受迫振动和共振等内容，以及这些现象在实际生活中的应用。二、核心素养目标

1.理解并描述外力作用下的振动现象，包括受迫振动和共振。

2.分析外力作用下振动系统的特点，培养物理模型建构能力。

3.探究外力频率与系统固有频率的关系，发展科学探究和思维能力。

4.应用所学知识解释生活中的振动现象，增强物理知识的应用意识。三、教学难点与重点

1.教学重点

本节课的核心内容主要包括：

-受迫振动的定义及其特征：重点理解受迫振动是指在外力作用下，振动系统的振动频率等于外力频率的现象。例如，解释钟摆受到周期性风力作用时的振动。

-共振现象的产生条件：强调共振发生的条件是外力频率等于系统的固有频率。以秋千在特定频率的推力下摆幅增大的现象为例，说明共振的概念。

-振动系统的能量转换：分析在受迫振动中，系统动能和势能的周期性转换过程。例如，讨论弹簧振子在周期性外力作用下的能量变化。

2.教学难点

本节课的难点内容主要包括：

-受迫振动与自由振动的区别：学生可能难以区分受迫振动和自由振动的不同，可以通过比较两种振动产生的原因和频率特点来帮助学生理解。例如，区分一个摆动的钟摆在没有外力作用时的自由振动和有外力作用时的受迫振动。

-共振条件的判断：学生可能难以判断何时会发生共振，可以通过实际例子，如桥梁在特定风速下发生共振导致结构破坏的案例，来说明共振条件的判断。

-外力频率变化对振动系统的影响：学生可能不理解外力频率变化对振动系统的影响，可以通过实验或动画演示，展示不同频率的外力如何影响振动系统的振幅和相位。例如，通过改变电机的转速来观察弹簧振子的振幅变化。四、教学方法与策略

1.采用讲授与讨论相结合的方法，先通过讲授介绍受迫振动和共振的基本概念，然后引导students进行小组讨论，分析实例，加深理解。

2.设计实验观察环节，让学生亲自操作弹簧振子实验，观察不同外力频率下的振动情况，增强直观感受。

3.使用多媒体教学，播放相关物理现象的视频，如桥梁共振、乐器共鸣等，帮助学生形象地理解共振现象。

4.采用问题驱动的教学策略，提出问题，让学生通过探究和计算来寻找答案，培养解决问题的能力。五、教学实施过程

1.导入新课

方式：通过展示一个物理实验视频，如一个摆动的弹簧振子在周期性外力作用下的变化，引发学生对受迫振动现象的兴趣。

目的：通过直观的实验现象，让学生对受迫振动和共振产生好奇，为深入学习打下基础。

2.讲授新知

-概念讲解：介绍受迫振动的定义，通过动画演示，让学生观察不同频率外力作用下振子的运动，理解受迫振动的特征。

-演绎推理：通过数学公式推导受迫振动振幅与外力频率的关系，使用三段论形式，如“如果外力频率等于系统固有频率，则振幅最大；现在外力频率等于系统固有频率，因此振幅最大”。

-归纳推理：引导学生从实验现象中归纳出共振的条件，如“每次外力频率接近固有频率时，振幅都显著增加，因此可以推断共振发生在外力频率等于固有频率时”。

-逻辑谬误：讨论可能出现的误解，如将受迫振动误认为是自由振动，通过例子纠正学生的错误理解。

3.巩固练习

-课堂练习：设计计算题，如给定外力频率和系统固有频率，让学生计算受迫振动的振幅。

-小组讨论：让学生分组讨论受迫振动在工程和日常生活中的应用，如发动机的运转和乐器的共鸣。

4.深化理解

-案例分析：分析桥梁共振导致坍塌的案例，让学生运用所学知识解释共振现象的破坏性。

-辩论活动：组织学生辩论“是否应该限制大型工程结构的外力频率以避免共振”。

5.课堂总结

-知识梳理：总结受迫振动和共振的定义、条件及其影响。

-学生反馈：邀请学生分享对受迫振动和共振的理解，以及如何将这些知识应用于实际问题。六、教学反思与改进

1.教学反思：本节课学生对受迫振动和共振的理解较为表面，对共振条件的理解不够深入，且在实际案例分析中，部分学生未能准确运用所学知识。

2.教学改进：今后教学中，应增加实验环节，让学生亲身体验受迫振动和共振现象，增强直观感受。同时，引入更多实际案例，引导学生深入分析共振的成因和影响，提高学生的知识应用能力。七、作业布置与反馈

作业布置：

1.理论作业：请学生在课后完成以下练习题：

-计算题：给定一个弹簧振子的固有频率和一周期性外力的频率，计算在不同频率下振子的振幅，并讨论外力频率接近固有频率时的振幅变化。

-思考题：分析一个实际案例，如某个大型建筑物的共振现象，探讨如何通过调整外力频率来避免共振的发生。

2.实践作业：要求学生在家中自行设计一个简单的受迫振动实验，并记录实验现象，分析实验结果与理论知识的联系。

3.阅读作业：推荐学生阅读有关受迫振动和共振的科普文章，以拓宽知识面。

作业反馈：

1.理论作业批改：

-对学生的计算题答案进行仔细批改，指出计算错误和不理解的概念，给出具体的改正建议。

-对思考题的答案，评价学生的分析能力和创新思维，鼓励有见地的观点，同时对逻辑不清晰或理解不准确的部分给出指导。

2.实践作业评价：

-检查学生的实验设计是否合理，实验步骤是否完整，对实验现象的记录是否详尽。

-分析学生的实验结果，评价其