阻尼振動(dòng)_受迫振動(dòng)教學(xué)設(shè)計(jì) (2)

1、課題：阻尼振動(dòng) 受迫振動(dòng)教學(xué)設(shè)計(jì)思路：本節(jié)課首先以復(fù)習(xí)原有知識和觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象引出課題的第一部分“阻尼振動(dòng)”，一方面，通過回顧簡諧運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，進(jìn)一步加深了學(xué)生對簡諧運(yùn)動(dòng)的理解，為新課的學(xué)習(xí)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)；另一方面，通過觀察“米粒在鼓皮上的運(yùn)動(dòng)”這個(gè)演示實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象，引發(fā)學(xué)生思考現(xiàn)象產(chǎn)生的原因，激發(fā)學(xué)生想要探究問題的興趣，從而通過現(xiàn)象分析和動(dòng)畫演示，得出阻尼振動(dòng)的定義、圖像及其與自由振動(dòng)的區(qū)別；接下來，根據(jù)生活中常見的現(xiàn)象（如“蕩秋千”、“鐘擺的擺動(dòng)”等），引出課題的第二部分“受迫振動(dòng)”，使學(xué)生感悟到日常生活中蘊(yùn)含著許多物理知識，并通過觀看動(dòng)畫演示，由觀察到的現(xiàn)象分析受迫振動(dòng)的特點(diǎn)；下一步，通過觀看

2、動(dòng)畫演示，引導(dǎo)學(xué)生從觀察現(xiàn)象和思考問題中得出結(jié)論、總結(jié)規(guī)律，進(jìn)而得出共振的產(chǎn)生條件和特點(diǎn)，明確共振是受迫振動(dòng)的一個(gè)典型特例，并進(jìn)一步得出共振圖像（受迫振動(dòng)的振幅A與驅(qū)動(dòng)力頻率f的關(guān)系圖像），這一部分為本節(jié)課的重點(diǎn)和難點(diǎn)內(nèi)容；在課堂的最后階段，向?qū)W生介紹應(yīng)用和防止共振現(xiàn)象的典型實(shí)例，并觀看圖片和視頻，增加學(xué)生對共振現(xiàn)象的感性認(rèn)識，加深理解，同時(shí)充分體現(xiàn)出物理來源于生活，并為生活服務(wù)的理念。教材分析：阻尼振動(dòng) 受迫振動(dòng)選自教育科學(xué)出版社物理選修3-4第一章機(jī)械運(yùn)動(dòng)的第四節(jié)。其內(nèi)容包含自由振動(dòng)（固有頻率）和阻尼振動(dòng)（定義、圖像）、受迫振動(dòng)（驅(qū)動(dòng)力、特點(diǎn)）及其特例：共振（產(chǎn)生條件、特點(diǎn)、圖像），以及共

3、振現(xiàn)象的應(yīng)用和防止（應(yīng)用條件、防止條件、舉例）這幾部分。本節(jié)內(nèi)容是第一章中的重點(diǎn)，同時(shí)也是學(xué)生學(xué)習(xí)的難點(diǎn)。學(xué)情分析： 通過本章中前三節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)對簡諧運(yùn)動(dòng)有了較深入的理解，但對本節(jié)課要學(xué)習(xí)的阻尼振動(dòng)、受迫振動(dòng)，特別是共振現(xiàn)象缺乏感性認(rèn)識，而且本節(jié)課內(nèi)容比較抽象，盡管與生活相聯(lián)系，卻不容易被學(xué)生關(guān)注，理解起來也存在一定困難；此外，雖然高二學(xué)生已經(jīng)具備一定的認(rèn)識分析自然現(xiàn)象和邏輯思維能力，但大多數(shù)學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展水平仍停留在具體運(yùn)算階段，還未過渡到形式運(yùn)算階段，抽象思維有待提高。鑒于以上特點(diǎn)，課堂教學(xué)中應(yīng)給學(xué)生提供更多的圖片、演示實(shí)驗(yàn)、動(dòng)畫以及視頻，引導(dǎo)學(xué)生通過觀察和思考，從而得出結(jié)論、總

4、結(jié)規(guī)律，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力和分析能力，鍛煉學(xué)生的抽象思維和概括思維。教學(xué)目標(biāo)知識與技能：1 知道什么叫自由振動(dòng)，理解固有頻率的含義。2 知道什么叫阻尼振動(dòng)，能從能量的角度分析阻尼振動(dòng)產(chǎn)生的原因。3 知道什么叫驅(qū)動(dòng)力，理解它是按效果命名的力。4 知道什么叫受迫振動(dòng)。理解系統(tǒng)做受迫振動(dòng)的頻率等于驅(qū)動(dòng)力的頻率，而與系統(tǒng)的固有頻率無關(guān)。5 知道什么叫共振，理解共振發(fā)生的條件，了解常見的共振應(yīng)用和防止的實(shí)例。過程與方法：1 通過演示實(shí)驗(yàn)、展示圖片以及播放動(dòng)畫和視頻，使學(xué)生經(jīng)歷“觀察、思考、分析、概括”的探究過程，培養(yǎng)觀察能力、由實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象得出結(jié)論并提煉出規(guī)律的能力以及表達(dá)能力。2 通過列舉和解釋生活

5、中常見的典型實(shí)例的方法，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用物理知識和研究方法分析及解決實(shí)際問題的意識和能力。情感、態(tài)度與價(jià)值觀：1 在“觀察、思考、分析、概括”的探究過程中，讓學(xué)生領(lǐng)略物理現(xiàn)象和規(guī)律的奇妙與和諧，激發(fā)學(xué)生的好奇心與求知欲，體驗(yàn)探究的艱辛與樂趣。2 通過對共振現(xiàn)象應(yīng)用和危害的了解，進(jìn)一步體會科學(xué)技術(shù)對人類生產(chǎn)生活的重要影響。3 通過小組交流討論，感受物理學(xué)習(xí)的樂趣，培養(yǎng)主動(dòng)與他人交流合作的精神。教學(xué)重難點(diǎn)重點(diǎn)：1受迫振動(dòng)的頻率等于驅(qū)動(dòng)力的頻率，而與系統(tǒng)的固有頻率無關(guān)。2 什么是共振及共振的產(chǎn)生條件。難點(diǎn)：1 對受迫振動(dòng)的頻率等于驅(qū)動(dòng)力的頻率，而與系統(tǒng)固有頻率無關(guān)的理解。2 當(dāng)f驅(qū)固時(shí)，物體做受迫振動(dòng)的

6、振幅最大，即對共振發(fā)生條件的理解。教學(xué)資源：多媒體、鼓、鼓錘、米粒、黑板教學(xué)過程：教學(xué)環(huán)節(jié)教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖環(huán)節(jié)一：回顧已有知識，為新課的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)環(huán)節(jié)二：觀看演示實(shí)驗(yàn)，引入新課的第一部分“阻尼振動(dòng)”環(huán)節(jié)三：根據(jù)生活中的常見現(xiàn)象，引入新課的第二部分“受迫振動(dòng)”環(huán)節(jié)四：觀看演示實(shí)驗(yàn)，引入“共振”這一受迫振動(dòng)的特例環(huán)節(jié)五：通過觀看圖片和視頻，引入“共振的應(yīng)用和防止”這部分內(nèi)容 提出問題：1. 前面我們學(xué)習(xí)簡諧運(yùn)動(dòng)時(shí)引入了哪兩個(gè)理想化模型？2. 在這兩個(gè)理想化模型中我們忽略掉振動(dòng)中的摩擦阻力或空氣阻力等，即忽略掉振動(dòng)系統(tǒng)的能量損失，那么彈簧振子或單擺做什么樣的振動(dòng)？教師總結(jié)：之前學(xué)習(xí)的簡諧運(yùn)

7、動(dòng)就是自由振動(dòng)，即無阻尼振動(dòng)板書：一、 自由振動(dòng)1. 定義：系統(tǒng)不受外力作用，也不受任何阻力，只在自身回復(fù)力作用下的振動(dòng)，稱為自由振動(dòng)，又叫做無阻尼振動(dòng)。提問：彈簧振子和單擺的周期（頻率）由哪些因素決定？教師總結(jié)：彈簧振子和單擺的周期（頻率）都取決于系統(tǒng)本身的特征板書：2. 自由振動(dòng)的頻率：即系統(tǒng)的固有頻率，由系統(tǒng)本身的特征決定。演示實(shí)驗(yàn)：在鼓皮上放幾顆米粒，猛敲一下鼓，鼓聲開始很大，隨后迅速變?nèi)蹩偨Y(jié)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：米粒開始跳動(dòng)的幅度很大，隨著鼓聲變?nèi)?，米粒跳?dòng)的幅度變小思考以下問題：1. 從米粒跳動(dòng)的幅度變小，可知鼓皮振動(dòng)的振幅變小了，為什么鼓皮的振幅會變?。?. 鼓皮在振動(dòng)過程中受到阻力作用，其

8、振動(dòng)能量如何變化？教師總結(jié)：以上所說的這種振動(dòng)就是阻尼振動(dòng)板書：二、 阻尼振動(dòng)1.定義：系統(tǒng)在振動(dòng)過程中受到阻力的作用，振動(dòng)逐漸消逝，振動(dòng)能量逐步轉(zhuǎn)化為其他能量，這種振動(dòng)叫做阻尼振動(dòng)。播放動(dòng)畫：阻尼振動(dòng)的位移時(shí)間圖像板書：2.阻尼振動(dòng)的位移-時(shí)間圖像（如動(dòng)畫中所示）提問：單擺做阻尼振動(dòng)時(shí)，在振動(dòng)停止之前，其周期是否變化？進(jìn)一步啟發(fā)，讓學(xué)生思考單擺周期的決定因素有哪些？單擺做阻尼振動(dòng)時(shí)，這些因素是否變化？再提問一次上述問題教師總結(jié)：單擺做阻尼振動(dòng)時(shí)，振幅逐漸減小，但擺長始終不變，因而其周期（頻率）不變提問：彈簧振子做阻尼振動(dòng)時(shí)，在振動(dòng)停止之前，周期是否變化？舉例1：一個(gè)孩子在蕩秋千，當(dāng)她蕩到一端

9、就要返回時(shí)，順勢輕推他一下，就可以使孩子保持蕩來蕩去的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，甚至越蕩越高舉例2：鐘擺在擺動(dòng)過程中不可避免的受到空氣等阻力作用，但它的振幅始終保持不變教師總結(jié)：因?yàn)榇笕擞弥芷谛酝饬ν苿?dòng)孩子，及時(shí)補(bǔ)充了由于阻力而失去的能量，所以孩子才能保持蕩來蕩去的狀態(tài)，甚至越蕩越高；而鐘擺也是由于不斷得到能量補(bǔ)充（當(dāng)場給鐘上弦），所以振幅不變板書：三、 受迫振動(dòng)1、 驅(qū)動(dòng)力：如果用周期性的外力作用于振動(dòng)系統(tǒng)，補(bǔ)償系統(tǒng)的能量損耗，使系統(tǒng)持續(xù)等幅地振動(dòng)下去，這種周期性的外力叫做驅(qū)動(dòng)力。2、 受迫振動(dòng)：系統(tǒng)在驅(qū)動(dòng)力作用下的振動(dòng)叫做受迫振動(dòng)。演示實(shí)驗(yàn)：實(shí)驗(yàn)裝置如圖提問：1.向下拉一下振子，觀察它的振動(dòng)情況2此時(shí)決定

10、振子周期的因素有哪些？3.勻速轉(zhuǎn)動(dòng)把手，觀察振子的振動(dòng)情況與剛才有何不同？4.那么使振子能夠持續(xù)振動(dòng)下去的原因是什么？思考問題：振子做受迫振動(dòng)時(shí)，當(dāng)振動(dòng)穩(wěn)定后，振子的周期（頻率）取決于什么因素？教師總結(jié)：實(shí)驗(yàn)表明，物體做受迫振動(dòng)時(shí)，振動(dòng)穩(wěn)定后的頻率等于驅(qū)動(dòng)力的頻率，跟物體的固有頻率無關(guān)板書：3.受迫振動(dòng)的頻率：等于驅(qū)動(dòng)力的頻率，與系統(tǒng)的固有頻率沒有關(guān)系過渡引言：受迫振動(dòng)的頻率等于驅(qū)動(dòng)力的頻率，與物體的固有頻率無關(guān)，但是如果驅(qū)動(dòng)力的頻率接近或等于固有頻率時(shí)又會出現(xiàn)什么現(xiàn)象呢？演示實(shí)驗(yàn)：1. 介紹如圖所示的共振演示儀在一根張緊的繩子ab上掛了幾個(gè)擺，其中A、B、C的擺長相等2.演示：先讓A擺擺動(dòng)，

11、帶動(dòng)其余各擺做受迫振動(dòng)教師總結(jié)：A擺動(dòng)起來后，B、C、D、E也隨之?dāng)[動(dòng)，但它們擺動(dòng)的振幅不同，B擺和C擺的振幅最大，而D擺的振幅最小思考問題：1. 實(shí)驗(yàn)中擺長相等的單擺的固有頻率相等嗎？2. B、C、D、E做的是什么振動(dòng)？若是受迫振動(dòng)，驅(qū)動(dòng)力由什么提供？3. 從現(xiàn)象中你能定性地說明“驅(qū)動(dòng)力頻率與固有頻率的關(guān)系決定了受迫振動(dòng)振幅的大小”嗎？教師總結(jié)：根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象得到，驅(qū)動(dòng)力的頻率等于振動(dòng)物體的固有頻率時(shí)，受迫振動(dòng)的振幅最大，而驅(qū)動(dòng)力的頻率與固有頻率相差越大，受迫振動(dòng)的振幅越小板書：四、 共振1. 定義：驅(qū)動(dòng)力的頻率等于振動(dòng)物體的固有頻率時(shí)，受迫振動(dòng)的振幅最大，這種現(xiàn)象叫做共振。2. 產(chǎn)生條件：驅(qū)

12、動(dòng)力的頻率等于振動(dòng)物體的固有頻率。3. 共振曲線：上圖表示受迫振動(dòng)的振幅A與驅(qū)動(dòng)力的頻率f的關(guān)系?？梢钥闯觯寒?dāng)驅(qū)動(dòng)力的頻率等于振動(dòng)物體的固有頻率時(shí)，振幅最大；驅(qū)動(dòng)力的頻率跟固有頻率相差越大，振幅越小。介紹共振的應(yīng)用和防止的典型實(shí)例，如共振篩，大橋共振等思考問題：當(dāng)我們應(yīng)用共振時(shí)，應(yīng)如何去做？而如果我們要防止共振，又該如何去做？教師總結(jié)板書：五、 共振的應(yīng)用和防止1. 應(yīng)用條件：使驅(qū)動(dòng)力的頻率接近或等于振動(dòng)物體的固有頻率2. 防止條件：使驅(qū)動(dòng)力的頻率遠(yuǎn)離振動(dòng)物體的固有頻率，且相差越大越好展示共振篩圖片，播放大橋共振的視頻教師總結(jié)：共振的應(yīng)用：共振篩、共鳴箱共振的防止：1、軍隊(duì)過橋時(shí)要用便步，火車

13、過橋時(shí)要放慢速度2、機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)為了防止共振要調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速 3、在振動(dòng)物體底座加防振墊4、裝修劇場、房屋時(shí)使用吸聲材料等等課堂小結(jié)：一、 自由振動(dòng)二、 阻尼振動(dòng)三、 受迫振動(dòng)四、 特例：共振五、 共振的應(yīng)用和防止學(xué)生回答：彈簧振子和單擺簡諧運(yùn)動(dòng)（或振幅不變的運(yùn)動(dòng)）了解自由振動(dòng)的定義回答：彈簧振子的周期只決定于振子質(zhì)量和彈簧的勁度系數(shù)單擺的周期：理解固有頻率中“固有”二字的含義觀察米粒在鼓皮上的運(yùn)動(dòng)學(xué)生經(jīng)過思考回答問題：因?yàn)檎駝?dòng)的鼓皮受到了阻力的作用振動(dòng)能量逐漸減?。ㄞD(zhuǎn)變?yōu)槠渌芰浚┝私庾枘嵴駝?dòng)的定義觀看動(dòng)畫，具體感知物體做阻尼振動(dòng)時(shí)，振動(dòng)逐漸消逝，振動(dòng)能量逐漸減小的過程，從而加深對阻尼振動(dòng)的認(rèn)識學(xué)生

14、思考過后，有的回答會變化，有的回答不會變化擺長不會變化一致回答周期不變回答：周期不會變化思考孩子越蕩越高的原因思考是什么原因使得鐘擺的振幅不減小了解驅(qū)動(dòng)力的概念，明確它是按效果命名的力理解受迫振動(dòng)觀察演示實(shí)驗(yàn)振子做阻尼振動(dòng)振子質(zhì)量，彈簧的勁度系數(shù)剛才振子振動(dòng)一會就停下來了，而現(xiàn)在振子能夠持續(xù)的振動(dòng)下去是勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的把手給了振子一個(gè)周期性外力（即驅(qū)動(dòng)力）觀看演示實(shí)驗(yàn)，思考問題，根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象得出結(jié)論理解受迫振動(dòng)的頻率等于驅(qū)動(dòng)力的頻率，與系統(tǒng)的固有頻率無關(guān)學(xué)生思考，猜想可能出現(xiàn)的現(xiàn)象通過實(shí)驗(yàn)演示，觀察其余各擺做受迫振動(dòng)的振幅，并將看到的現(xiàn)象描述出來學(xué)生小組討論后回答：相等，因?yàn)閱螖[的固有頻率由擺長決定

15、受迫振動(dòng)，驅(qū)動(dòng)力是由先擺起來的A擺提供的可以了解什么是共振，理解共振的產(chǎn)生條件及共振曲線的含義思考生活中是否還有其它應(yīng)用和防止共振的實(shí)例（可參照課本）先自己思考，然后小組討論，最后以小組為單位派代表回答理解共振現(xiàn)象的應(yīng)用條件和防止條件觀看圖片和視頻學(xué)生在頭腦中回顧本節(jié)課所學(xué)內(nèi)容，鞏固新知識復(fù)習(xí)回顧之前學(xué)過的知識，使學(xué)生回憶起簡諧運(yùn)動(dòng)及其特點(diǎn)，為本節(jié)課的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)通過簡諧運(yùn)動(dòng)的復(fù)習(xí)，使學(xué)生了解什么是自由振動(dòng)通過回顧彈簧振子和單擺周期（頻率）的決定因素，使學(xué)生理解系統(tǒng)的固有頻率“固有”二字是指其僅由系統(tǒng)本身的特征決定通過觀看演示實(shí)驗(yàn)，激發(fā)學(xué)生的探究興趣，培養(yǎng)他們的觀察能力和分析能力通過播放動(dòng)畫，進(jìn)一步加深學(xué)生對阻尼振動(dòng)的感性認(rèn)識將新舊知識聯(lián)系起來，加深學(xué)生對阻尼振動(dòng)的理性認(rèn)識，做到“溫故知新”通過舉出生活中常見的現(xiàn)象引入“受迫振動(dòng)”，使學(xué)生感悟到物理知識來源于生活，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)他們認(rèn)真觀察生活中的點(diǎn)滴現(xiàn)象并積極思考的意識。通過觀看演示實(shí)驗(yàn)，一方面培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力和分析概括能力，另一方面促進(jìn)學(xué)生理解受迫振動(dòng)的頻率等于驅(qū)動(dòng)力的頻率，與系統(tǒng)固有頻率無關(guān)，這是本節(jié)課的重