2019-2020年高中物理 11.5《外力作用下的振動》教學(xué)設(shè)計(jì) 新人教版選修3-4.doc
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2019-2020年高中物理 11.5外力作用下的振動教學(xué)設(shè)計(jì) 新人教版選修3-4【教學(xué)目標(biāo)】一、知識與技能1知道什么叫固有頻率,理解固有的含義。2知道什么叫阻尼振動,能從能量的角度分析阻尼振動產(chǎn)生的原因。3知道什么叫驅(qū)動力,理解它是按效果命名的力。4知道什么叫受迫振動。理解系統(tǒng)做受迫振動的頻率等于驅(qū)動力的頻率,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,知道常見共振的應(yīng)用和危害。二、過程與方法1通過演示實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練學(xué)生的觀察能力和由實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象提煉出規(guī)律的能力以及表達(dá)能力。2通過讓學(xué)生列舉或解釋自然現(xiàn)象和生活中實(shí)例的方法,培養(yǎng)學(xué)生用物理原理和研究方法解決實(shí)際問題的意識。三、情感態(tài)度與價(jià)值觀讓學(xué)生領(lǐng)略物理現(xiàn)象與規(guī)律的奇妙與和諧,發(fā)展學(xué)生的好奇心與求知欲,體驗(yàn)探究的艱辛與樂趣?!窘虒W(xué)重點(diǎn)】1受迫振動的頻率等于驅(qū)動力的頻率,與系統(tǒng)的固有頻率無關(guān)。2共振發(fā)生的條件?!窘虒W(xué)難點(diǎn)】受迫振動的頻率等于驅(qū)動力的頻率與系統(tǒng)的固有頻率無關(guān)的理解?!窘虒W(xué)方法】演示實(shí)驗(yàn),多媒體視頻,啟發(fā),討論,交流?!菊n時(shí)安排】1課時(shí)(固有頻率的概念在研究彈簧振子或單擺時(shí)已經(jīng)給出,所以本節(jié)課直接從阻尼振動開始)【教學(xué)過程】一、復(fù)習(xí)并引入新課師:前面我們學(xué)習(xí)簡諧運(yùn)動時(shí)引入了兩個(gè)理想化模型是什么?生:彈簧振子和單擺。師:說它理想很重要的一點(diǎn)就是我們忽略掉振動中的摩擦阻力或空氣阻力等,即忽略掉振動系統(tǒng)的能量損失,那么彈簧振子或單擺做什么樣的振動?生:振幅不變的運(yùn)動(學(xué)生可能回答出別的答案,可提醒他從能量的角度考慮此問題。)師:實(shí)際的彈簧振子或單擺的振動肯定有能量損失,它會做什么樣的振動呢?演示實(shí)驗(yàn):水平彈簧振子做振幅逐漸減小的振動。師:這種由于能量的損失導(dǎo)致的振幅逐漸減小的振動叫阻尼振動。二、新課教學(xué)板書一、阻尼振動1振幅逐漸減小的振動叫阻尼振動。2阻尼振動的x-t圖象(圖115-1) 師:你認(rèn)為振幅減小的快慢與什么相關(guān)?生:討論后得出與阻力大小有關(guān)。演示:單擺的擺動,第一次在空氣中;第二次在水中(用玻璃水槽盛水,便于觀察)。提醒學(xué)生觀察振幅減小的快慢有什么不同。師:如果進(jìn)一步增大阻力,會不會造成振動不能發(fā)生呢?生:可能不發(fā)生振動。演示:單擺擺動,小球在粘稠的泥漿中(用玻璃槽盛泥漿,只觀察露在泥漿外的擺線即可。)板書3振幅減小的快慢與阻力大小有關(guān);當(dāng)阻力過大時(shí),振動不能發(fā)生。師:鐘擺在擺動時(shí)受不受阻力作用呢?它的振幅是否減小呢?(有相當(dāng)多的學(xué)生沒見過帶擺的表,如果學(xué)習(xí)單擺一節(jié)時(shí)讓學(xué)生看過實(shí)物或視頻了,此時(shí)直接提出問題即可,否則要演示實(shí)物或視頻。)生:普遍認(rèn)為受阻力,但振幅又保持不變。師:是什么原因?qū)е滤恼穹粶p小呢?生:討論后或經(jīng)老師提醒后得出擺不斷得到能量補(bǔ)充。(老師可以當(dāng)場給鐘上弦,給出增加彈性勢能的視覺感受。)師:象鐘擺這樣雖有能量損耗,但能量又不斷得到補(bǔ)充,使振動能夠持續(xù)下去的振動叫受迫振動。板書二、受迫振動1作用在系統(tǒng)上,不斷對系統(tǒng)做功的周期性外力叫驅(qū)動力。(教師指明跟回復(fù)力一樣,驅(qū)動力也是按效果命名的力。)2受迫振動:系統(tǒng)在驅(qū)動力作用下的振動。師:除鐘擺外,請你再列舉出幾個(gè)受迫振動的實(shí)例。生:師、生之間;生、生之間熱烈地討論交流(老師走到學(xué)生中與學(xué)生交流,對具體現(xiàn)象老師提出自己的看法,先不下定論。)幾分鐘后學(xué)生發(fā)言列舉出一些實(shí)例。教師與其他學(xué)生共同甄別是不是受迫振動。(看書的學(xué)生可以列舉出教材上的實(shí)例)教師挑出或告知幾個(gè)典型的受迫振動:電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器振片的振動;挑物的小扁擔(dān)的振動(當(dāng)場表演或看視頻);跳水比賽中跳板的振動(看視頻);被幼兒園老師有節(jié)奏推動下的秋千的擺動(看視頻);大型噴氣式客機(jī)飛過時(shí)窗戶的振動。師:振動系統(tǒng)本身有固有頻率,驅(qū)動力也是周期性的當(dāng)然也有頻率,那么系統(tǒng)做受迫振動時(shí)是以自己的固有頻率振動呢?還是以驅(qū)動力的頻率振動?或者都不是呢?師:憑直覺猜一猜答案是什么?生:絕大多數(shù)能猜出不是以固有頻率振動,否則老師不會出這個(gè)問題,而兩種頻率都不是又過于復(fù)雜,只能是以驅(qū)動力頻率振動。老師幽默地說:“肯定以驅(qū)動力頻率振動,因?yàn)橄到y(tǒng)做受迫振動,既然是被迫的,自己當(dāng)然說了不算,就得聽受迫源的”師:從剛才列舉的幾個(gè)典型的例子中你能不能找到答案?師、生之間;生、生之間討論交流剛才的幾個(gè)實(shí)例,幾分鐘后學(xué)生發(fā)言闡述答案與理由,老師與其他同學(xué)給予點(diǎn)評。最后選出三個(gè)最典型的實(shí)例:一是電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,當(dāng)電源頻率是50Hz時(shí),振片就以50Hz的頻率振動;當(dāng)電源頻率是60Hz時(shí),振片肯定以60Hz的頻率振動。二是挑物的小扁擔(dān)的振動頻率與人上下振動的頻率相同。三是被幼兒園老師有節(jié)奏推動下的秋千的擺動頻率等于老師推力的頻率。師:從直覺上,從看到的現(xiàn)象上來看,系統(tǒng)做受迫振動時(shí)是以驅(qū)動力頻率振動,下面我們專門做實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證一下我們得出的結(jié)論。演示實(shí)驗(yàn):圖115-2,先不通入電流使振子自由振動,感性認(rèn)識固有頻率大小;再按教材要求做實(shí)驗(yàn)。板書3在穩(wěn)定時(shí)受迫振動的頻率總等于驅(qū)動力的頻率,與系統(tǒng)的固有頻率無關(guān)。師:是不是系統(tǒng)的固有頻率對系統(tǒng)的振動一點(diǎn)影響也沒有呢?這一次我們從感性入手,通過實(shí)驗(yàn)看一看能否找到規(guī)律。演示實(shí)驗(yàn):圖115-3(建議再增加一個(gè)E擺,擺長比D擺還大),先讓學(xué)生明白A擺提供驅(qū)動力,驅(qū)動力頻率等于由A擺擺長決定的頻率;其余各擺都做受迫振動,振動頻率都等于驅(qū)動力頻率,即都等于A擺的頻率;同時(shí)其余各擺都具有由自己擺長決定的固有頻率,其中B擺的固有頻率等于驅(qū)動力頻率,C擺的固有頻率大于驅(qū)動力頻率,D、E兩擺的固有頻率都小于驅(qū)動力頻率。但D擺的固有頻率更接近于驅(qū)動力頻率。讓學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)(可以多做幾次實(shí)驗(yàn)),說出看到的現(xiàn)象,總結(jié)出規(guī)律或結(jié)論,老師組織同學(xué)們互相評價(jià)。師總結(jié)出實(shí)驗(yàn)結(jié)論:做受迫振動的系統(tǒng),當(dāng)固有頻率等于驅(qū)動力頻率時(shí),振幅最大;當(dāng)固有頻率不等于驅(qū)動力頻率時(shí),二者越接近,振幅越大。師:剛才的實(shí)驗(yàn)中由于B擺的固有頻率等于驅(qū)動力頻率,導(dǎo)致B擺振幅最大的現(xiàn)象在物理學(xué)上叫共振。板書三、共振1驅(qū)動力頻率等于系統(tǒng)的固有頻率時(shí),受迫振動的系統(tǒng)振幅最大的現(xiàn)象叫共振。2當(dāng)固有頻率不等于驅(qū)動力頻率時(shí),二者越接近,振幅越大。3共振曲線,圖115-4(讓學(xué)生說出橫、縱軸的物理意義,f0的物理意義,教師提醒學(xué)生除峰值外,其他某一振幅都對應(yīng)兩個(gè)驅(qū)動力頻率。)4共振與受迫振動的關(guān)系:共振是受迫振動的一個(gè)特殊狀態(tài)。師:就象受迫振動一樣,共振現(xiàn)象也廣泛存在于生產(chǎn)、生活當(dāng)中。板書四、生活中的共振與減振閱讀:科學(xué)漫步演示:共振篩實(shí)驗(yàn)【課堂小結(jié)】1阻尼振動2受迫振動的概念和規(guī)律3共振的概念、特點(diǎn)【作業(yè)】課本P21:1、2、3、4;通過圖書、雜志、互聯(lián)網(wǎng)等查找共振應(yīng)用與防止的其他實(shí)例,以后找機(jī)會交流。- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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