2024-2025學年高中物理 第十一章 機械振動 5 外力作用下的振動教學實錄1 新人教版選修3-4

2024-2025學年高中物理第十一章機械振動5外力作用下的振動教學實錄1新人教版選修3-4一、課程基本信息

1.課程名稱：高中物理

2.教學年級和班級：2024-2025學年高中二年級（選修班）

3.授課時間：2024年10月15日

4.教學時數：1課時

教材章節(jié)及內容：第十一章機械振動5外力作用下的振動，新人教版選修3-4。本節(jié)課主要討論在外力作用下的振動現象，包括受迫振動和共振等內容，以及這些現象在實際生活中的應用。二、核心素養(yǎng)目標

1.理解并描述外力作用下的振動現象，包括受迫振動和共振。

2.分析外力作用下振動系統(tǒng)的特點，培養(yǎng)物理模型建構能力。

3.探究外力頻率與系統(tǒng)固有頻率的關系，發(fā)展科學探究和思維能力。

4.應用所學知識解釋生活中的振動現象，增強物理知識的應用意識。三、教學難點與重點

1.教學重點

本節(jié)課的核心內容主要包括：

-受迫振動的定義及其特征：重點理解受迫振動是指在外力作用下，振動系統(tǒng)的振動頻率等于外力頻率的現象。例如，解釋鐘擺受到周期性風力作用時的振動。

-共振現象的產生條件：強調共振發(fā)生的條件是外力頻率等于系統(tǒng)的固有頻率。以秋千在特定頻率的推力下擺幅增大的現象為例，說明共振的概念。

-振動系統(tǒng)的能量轉換：分析在受迫振動中，系統(tǒng)動能和勢能的周期性轉換過程。例如，討論彈簧振子在周期性外力作用下的能量變化。

2.教學難點

本節(jié)課的難點內容主要包括：

-受迫振動與自由振動的區(qū)別：學生可能難以區(qū)分受迫振動和自由振動的不同，可以通過比較兩種振動產生的原因和頻率特點來幫助學生理解。例如，區(qū)分一個擺動的鐘擺在沒有外力作用時的自由振動和有外力作用時的受迫振動。

-共振條件的判斷：學生可能難以判斷何時會發(fā)生共振，可以通過實際例子，如橋梁在特定風速下發(fā)生共振導致結構破壞的案例，來說明共振條件的判斷。

-外力頻率變化對振動系統(tǒng)的影響：學生可能不理解外力頻率變化對振動系統(tǒng)的影響，可以通過實驗或動畫演示，展示不同頻率的外力如何影響振動系統(tǒng)的振幅和相位。例如，通過改變電機的轉速來觀察彈簧振子的振幅變化。四、教學方法與策略

1.采用講授與討論相結合的方法，先通過講授介紹受迫振動和共振的基本概念，然后引導students進行小組討論，分析實例，加深理解。

2.設計實驗觀察環(huán)節(jié)，讓學生親自操作彈簧振子實驗，觀察不同外力頻率下的振動情況，增強直觀感受。

3.使用多媒體教學，播放相關物理現象的視頻，如橋梁共振、樂器共鳴等，幫助學生形象地理解共振現象。

4.采用問題驅動的教學策略，提出問題，讓學生通過探究和計算來尋找答案，培養(yǎng)解決問題的能力。五、教學實施過程

1.導入新課

方式：通過展示一個物理實驗視頻，如一個擺動的彈簧振子在周期性外力作用下的變化，引發(fā)學生對受迫振動現象的興趣。

目的：通過直觀的實驗現象，讓學生對受迫振動和共振產生好奇，為深入學習打下基礎。

2.講授新知

-概念講解：介紹受迫振動的定義，通過動畫演示，讓學生觀察不同頻率外力作用下振子的運動，理解受迫振動的特征。

-演繹推理：通過數學公式推導受迫振動振幅與外力頻率的關系，使用三段論形式，如“如果外力頻率等于系統(tǒng)固有頻率，則振幅最大；現在外力頻率等于系統(tǒng)固有頻率，因此振幅最大”。

-歸納推理：引導學生從實驗現象中歸納出共振的條件，如“每次外力頻率接近固有頻率時，振幅都顯著增加，因此可以推斷共振發(fā)生在外力頻率等于固有頻率時”。

-邏輯謬誤：討論可能出現的誤解，如將受迫振動誤認為是自由振動，通過例子糾正學生的錯誤理解。

3.鞏固練習

-課堂練習：設計計算題，如給定外力頻率和系統(tǒng)固有頻率，讓學生計算受迫振動的振幅。

-小組討論：讓學生分組討論受迫振動在工程和日常生活中的應用，如發(fā)動機的運轉和樂器的共鳴。

4.深化理解

-案例分析：分析橋梁共振導致坍塌的案例，讓學生運用所學知識解釋共振現象的破壞性。

-辯論活動：組織學生辯論“是否應該限制大型工程結構的外力頻率以避免共振”。

5.課堂總結

-知識梳理：總結受迫振動和共振的定義、條件及其影響。

-學生反饋：邀請學生分享對受迫振動和共振的理解，以及如何將這些知識應用于實際問題。六、教學反思與改進

1.教學反思：本節(jié)課學生對受迫振動和共振的理解較為表面，對共振條件的理解不夠深入，且在實際案例分析中，部分學生未能準確運用所學知識。

2.教學改進：今后教學中，應增加實驗環(huán)節(jié)，讓學生親身體驗受迫振動和共振現象，增強直觀感受。同時，引入更多實際案例，引導學生深入分析共振的成因和影響，提高學生的知識應用能力。七、作業(yè)布置與反饋

作業(yè)布置：

1.理論作業(yè)：請學生在課后完成以下練習題：

-計算題：給定一個彈簧振子的固有頻率和一周期性外力的頻率，計算在不同頻率下振子的振幅，并討論外力頻率接近固有頻率時的振幅變化。

-思考題：分析一個實際案例，如某個大型建筑物的共振現象，探討如何通過調整外力頻率來避免共振的發(fā)生。

2.實踐作業(yè)：要求學生在家中自行設計一個簡單的受迫振動實驗，并記錄實驗現象，分析實驗結果與理論知識的聯(lián)系。

3.閱讀作業(yè)：推薦學生閱讀有關受迫振動和共振的科普文章，以拓寬知識面。

作業(yè)反饋：

1.理論作業(yè)批改：

-對學生的計算題答案進行仔細批改，指出計算錯誤和不理解的概念，給出具體的改正建議。

-對思考題的答案，評價學生的分析能力和創(chuàng)新思維，鼓勵有見地的觀點，同時對邏輯不清晰或理解不準確的部分給出指導。

2.實踐作業(yè)評價：

-檢查學生的實驗設計是否合理，實驗步驟是否完整，對實驗現象的記錄是否詳盡。

-分析學生的實驗結果，評價其