《外力作用下的振動》的探究式教學設(shè)計與反思

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1、 《外力作用下的振動》的探究式教學設(shè)計與反思 江蘇省贛榆高級中學楊寧 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準 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

2、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。在教學中我深入挖掘教材資源,充分發(fā)揮探究實驗的作用,讓學生親身經(jīng)歷實驗探究的過程,讓學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,達到了較好的教學效果。 二、教學設(shè)計 教學目標 2016 全新精品資料 - 全新公文范文 -全程指導寫作 –獨家原創(chuàng) 1 / 7 1、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

3、 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,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,滲透一分為二的辯證法觀點。 教學重點 阻尼振動、受迫振動、共振及產(chǎn)生共振的條件教學難點 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

4、 頻率的大小關(guān)系,與驅(qū)動力大小無關(guān);當 f 驅(qū)= f 固時,物體做受迫振動的振幅最大。 教學準備 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。 教學過程 2016 全新精品資料 - 全新公文范文 -全程指導寫作 –獨家原創(chuàng) 2 / 7 1、探究阻尼振動 ⑴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力,是一種理想化的運動。同學們猜想一下: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?

5、 ⑵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⑶細心觀察,比較現(xiàn)象 學生觀察實驗后,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

6、全新精品資料 - 全新公文范文 -全程指導寫作 –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。 ⑷由表及里,探究成因 引導學生分析現(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。 現(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。 ⑸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

7、。 2、探究受迫振動 ⑴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? ⑵探究方案 ①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? ②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 -全程指導寫作 –獨家原創(chuàng) 4 / 7

8、 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。 ⑶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 ⑴提出問題 圖 3 探究受迫振動的振幅 D A B C 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? ⑵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

9、 LD>LA=LB>LC。讓 A 擺振動觀察 B、C、 D 的振幅情況。 ⑶觀察現(xiàn)象 B 擺的振幅大于 C、 D 擺的振幅。 ⑷探究成因 2016 全新精品資料 - 全新公文范文 -全程指導寫作 –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。⑸歸納結(jié)論

10、 當系統(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 ⑴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。請同學們仔細觀察共振曲線,你 能發(fā)現(xiàn)什么規(guī)律呢? ⑵探究規(guī)律 當驅(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;當驅(qū)動力的頻率

11、  f 驅(qū)等于受 迫振動物體的固有頻率  f 固時,振幅最大。 ⑶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 A.f 固 =60HZB.50HZ

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