外力作用下的振動探究式教學教案

時間：2021-04-06 14:49:43 教案我要投稿

外力作用下的振動探究式教學教案

　　作為一位杰出的老師，常常需要準備教案，教案是教學活動的依據(jù)，有著重要的地位。那么應當如何寫教案呢？以下是小編精心整理的外力作用下的振動探究式教學教案，歡迎大家借鑒與參考，希望對大家有所幫助。

外力作用下的振動探究式教學教案

　　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動的頻率與驅(qū)動力頻率的關系，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、教學設計

　　（一）教學目標

　　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)因和外因的辯證關系；通過共振的應用和防止的教學，滲透一分為二的辯證法觀點。

　　（二）教學重點

　　阻尼振動、受迫振動、共振及產(chǎn)生共振的條件

　　（三）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頻率的大小關系，與驅(qū)動力大小無關；當f驅(qū)＝f固時，物體做受迫振動的振幅最大。

　　（四）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。

　　（五）教學過程

　　1、探究阻尼振動

　　⑴提出問題，作出假設

　　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？

　　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。

　　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。

　　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嗎？

　　②實驗探究：利用課本圖11.5-2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。

　　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。

　　3、探究共振現(xiàn)象

　　⑴提出問題

　　圖3探究受迫振動的振幅

　　物體做受迫振動的頻率與系統(tǒng)的固有頻率無關，那么受迫振動的振幅是否也跟它的固有頻率無關呢？應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

　　LDLA=LBLC。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

　　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

　　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)動力頻率變化的關系。若該振動系統(tǒng)的固有頻率為f固，則（）

　　驅(qū)動力的頻率（HZ）304050607080

　　受迫振動的振幅（cm）10.216.827.228.116.58.3

　　A．f固=60HZB．50f固HZC．50f固HZD．以上三個答案都不對

　　解析：表中列出的'數(shù)據(jù)只是部分驅(qū)動力頻率和受迫振動的振幅關系，不能由此確定數(shù)據(jù)中振幅最大時的頻率為物體的固有頻率，不能選A。由共振曲線的規(guī)律可判斷物體的固有頻率可能在50HZ到60HZ之間，也可能在60HZ到70HZ之間，也可能就是60HZ，故正確選項為C。

　　5、生活中的共振和減振現(xiàn)象（學生自學）

　　三、教學反思

　　普通高中物理課程標準的課程理念是注重學生的自主學習，提倡教學方式的多樣化，重視讓學生經(jīng)歷科學探究過程，要求學生具有一定的質(zhì)疑能力，信息收集和處理能力，分析解決問題的能力和交流與合作的能力。教學過程是體現(xiàn)課程理念，實現(xiàn)課程目標的一種創(chuàng)造過程。要搞好新課程理念下的教學，教師必須轉(zhuǎn)變教學理念，既要重視教師在教學中“導”的作用，更要發(fā)揮學生在學習中的“主”的地位，還要充分利用好教與學的文字資源“本”的信息。在實際教學中，教師要充分利用課堂的教學空間，為學生盡可能多的提供探究的機會；教師可以對一些探究的物理問題創(chuàng)設一定的情境，讓學生再去設計、觀察、體驗、總結(jié)和思考。要對學生的探究成果進行客觀公正地評價，增強學生的學習興趣。

　　總之，新課改要求教師解放教學思想，要將課堂教學開放，讓教師由知識的講授者轉(zhuǎn)變?yōu)閷W習過程的引導者，讓學生由被動學習的接受者轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃訉W習的探究者，讓課堂由教師的表演舞臺轉(zhuǎn)變?yōu)閷W生的學習樂園，讓學生經(jīng)歷知識的獲取過程，達到“授之以漁”的目的，以培養(yǎng)出適用現(xiàn)代社會的新型人才。

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