《外力作用下的振動》的探究式教學(xué)設(shè)計與反思

外力作用下的振動的探究式教學(xué)設(shè)計與反思江蘇省贛榆高級中學(xué)楊寧一、教材分析“外力作用下的振動”是人教版普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)實驗教科書物理選修 3-4 第十一章機械振動第 5 節(jié)內(nèi)容。本節(jié)以“外力作用下的振動”為標(biāo)題，介紹了“阻尼振動” “受迫振動” “共振”的概念。在內(nèi)容安排上與老教材有較大的變化，這樣做不僅可以使學(xué)生認識到阻尼振動、受迫振動和共振都屬于外力作用下的振動，而且有利于學(xué)生對振動分類的理解。教材首先介紹了振動物體的固有頻率的概念，再從能量的角度分析阻尼振動，進而通過實驗探究了受迫振動的頻率與驅(qū)動力頻率的關(guān)系，最后利用實驗探究了受迫振動的振幅與驅(qū)動力頻率的關(guān)系，從而認識了共振現(xiàn)象。在教學(xué)中我深入挖掘教材資源，充分發(fā)揮探究實驗的作用，讓學(xué)生親身經(jīng)歷實驗探究的過程，讓學(xué)生清楚地認識阻尼振動的振幅減小的過程，觀察物體在做受迫振動時其頻率跟驅(qū)動力頻率的關(guān)系，以及受迫振動的頻率與物體固有頻率接近時振動的特點，達到了較好的教學(xué)效果。二、教學(xué)設(shè)計教學(xué)目標(biāo)2016 全新精品資料 - 全新公文范文 -全程指導(dǎo)寫作獨家原創(chuàng)1 / 71、知識與技能知道阻尼振動及阻尼振動中能量的轉(zhuǎn)化情況；知道受迫振動，知道受迫振動的頻率等于驅(qū)動力的頻率；知道共振以及發(fā)生共振的條件，知道共振的應(yīng)用和防止。2、過程與方法通過對阻尼振動、受迫振動和共振現(xiàn)象的實驗探究和實例分析，培養(yǎng)學(xué)生的觀察分析能力；了解共振在實際中的應(yīng)用和防止，提高理論聯(lián)系實際的能力。3、情感態(tài)度與價值觀通過受迫振動和共振的教學(xué)，認識內(nèi)因和外因的辯證關(guān)系；通過共振的應(yīng)用和防止的教學(xué)，滲透一分為二的辯證法觀點。教學(xué)重點阻尼振動、受迫振動、共振及產(chǎn)生共振的條件教學(xué)難點物體是否能發(fā)生共振決定于驅(qū)動力的頻率與物體固有頻率的大小關(guān)系，與驅(qū)動力大小無關(guān)；當(dāng) f 驅(qū) f 固時，物體做受迫振動的振幅最大。教學(xué)準(zhǔn)備軟彈簧，滑塊，玻璃板，木板，布，直尺，鐵架臺，小金屬球，水，大燒杯，受迫振動演示儀、共振演示儀。教學(xué)過程2016 全新精品資料 - 全新公文范文 -全程指導(dǎo)寫作獨家原創(chuàng)2 / 71、探究阻尼振動提出問題，作出假設(shè)簡諧運動是振動系統(tǒng)內(nèi)部的相互作用力提供的回復(fù)力，是一種理想化的運動。同學(xué)們猜想一下：如果振動系統(tǒng)受到外力的作用，它將如何振動呢？可以用怎樣的實驗來探究這一問題呢？制定方案，實驗探究備用器材：軟彈簧，滑塊，玻璃板，木板，布，直尺，鐵架臺，小金屬球，水，大燒杯等學(xué)生討論，設(shè)計探究，交流總結(jié)，得到下述兩種備選方案：方案一、如圖 1 所示，觀察水平方向振動物體分別在粗糙程度不同的表面上的振動情況。方案二、如圖 2 所示，觀察豎直方向振動物體分別在空氣和水中的振動情況。圖 1 探究水平方向振動的物體圖 2 探究豎直方向振動的物體細心觀察，比較現(xiàn)象學(xué)生觀察實驗后，可以總結(jié)得出以下現(xiàn)象：現(xiàn)象一、物體振動時，振幅均減小，最終均停止。2016 全新精品資料 - 全新公文范文 -全程指導(dǎo)寫作獨家原創(chuàng)3 / 7現(xiàn)象二、物體在不同情況下振動時，振幅減小的快慢不同。由表及里，探究成因引導(dǎo)學(xué)生分析現(xiàn)象，比較條件，找出原因：現(xiàn)象一的成因：物體在振動時均受到阻力的作用，振動系統(tǒng)克服阻力做功，要消耗機械能，因而振幅不斷減小?，F(xiàn)象二的成因：物體在不同情況下振動時受到的阻力大小不同，阻力越大，機械能消耗得越快，振幅減小得越快。歸納總結(jié)，得出結(jié)論振動系統(tǒng)在阻力作用下振幅逐漸減小，這樣的振動叫阻尼振動，且阻尼越大，振幅減小得越快。2、探究受迫振動提出問題阻尼振動系統(tǒng)只有在驅(qū)動力作用下，才能持續(xù)地振動下去，這時物體做受迫振動，那么，受迫振動的頻率與什么因素有關(guān)呢？探究方案生活實例：跳水運動員在跳板上走動時，跳板做什么振動？跳板的振動情況和運動員的跳動情況有關(guān)嗎？實驗探究：利用課本圖的裝置研究受迫振動的頻率。通過改變電動機的轉(zhuǎn)速來改變驅(qū)動力的頻率，觀察振子的振動頻率，記錄實驗結(jié)果。2016 全新精品資料 - 全新公文范文 -全程指導(dǎo)寫作獨家原創(chuàng)4 / 7多媒體視頻展示：木板的受迫振動，豎直彈簧振子的受迫振動。歸納結(jié)論物體做受迫振動的頻率等于驅(qū)動力的頻率，與振動物體的固有頻率無關(guān)。3、探究共振現(xiàn)象提出問題圖 3 探究受迫振動的振幅DABC物體做受迫振動的頻率與系統(tǒng)的固有頻率無關(guān)，那么受迫振動的振幅是否也跟它的固有頻率無關(guān)呢？應(yīng)該怎樣探究這一問題呢？探究方案如圖 3 所示，在一條張緊的繩子上掛幾個擺，擺長大小為LD>LA=LB>LC。讓 A 擺振動觀察B、C、 D 的振幅情況。觀察現(xiàn)象B 擺的振幅大于C、 D 擺的振幅。探究成因2016 全新精品資料 - 全新公文范文 -全程指導(dǎo)寫作獨家原創(chuàng)5 / 7在 A 擺的作用下， B、C、D 擺分別做受迫振動， B、C、D擺做受迫振動的頻率均等于 A 擺的振動頻率。而各擺的固有頻率是由擺長大小決定， B 做受迫振動的頻率等于 B 擺的固有頻率， B 擺的振幅最大； C、D 做受迫振動的頻率不等于 C、 D 擺的固有頻率， C、D 擺的振幅小。歸納結(jié)論當(dāng)系統(tǒng)做受迫振動時，如果驅(qū)動力的頻率十分接近系統(tǒng)的固有頻率時，振動物體的振幅會很大。如果驅(qū)動力的頻率等于系統(tǒng)的固有頻率時，受迫振動的振幅最大，這種現(xiàn)象叫共振。實驗演示和多媒體展示：音叉的共鳴。4、探究共振曲線提出問題共振曲線反映的是物體做受迫振動時，受迫振動的振幅隨驅(qū)動力頻率的變化關(guān)系。請同學(xué)們仔細觀察共振曲線，你能發(fā)現(xiàn)什么規(guī)律呢？探究規(guī)律當(dāng)驅(qū)動力的頻率f 驅(qū)跟受迫振動物體的固有頻率f 固越接近時，受迫振動的振幅越大；當(dāng)驅(qū)動力的頻率f 驅(qū)等于受迫振動物體的固有頻率f 固時，振幅最大。解決問題問題：下表記錄了某受迫振動的振幅隨驅(qū)動力頻率變化2016 全新精品資料 - 全新公文范文 -全程指導(dǎo)寫作獨家原創(chuàng)6 / 7的關(guān)系。若該振動系統(tǒng)的固有頻率為f 固，則驅(qū)動力的頻率304050607080受迫振動的振幅Af 固 =60HZB50HZ<f 固 <60HZC50HZ<f 固<70HZD以上三個答案都不對2016 全新精品資料 - 全新公文范文 -全程指導(dǎo)寫作獨家原創(chuàng)7 / 7