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視頻標簽：全國高中物理,教師微課視頻
所屬欄目：模擬課、微型課及試講
視頻課題：第五屆全國高中物理教師微課視頻《外力作用下的振動》江西
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第五屆全國高中物理教師說課微課視頻《外力作用下的振動》江西省宜春中學高中物理
外力作用下的振動
宜春中學 蔡姝
一、使用教材：人民教育出版社、普通高中課程標準實驗教科書、物理選修3-4、第十一章機械振動、第五節外力作用下的振動。
二、實驗教材：變頻電源（自制教具）、受迫振動演示儀（自制教具）、光電門、單擺、電磁打點計時器、共振演示儀（自制教具）。
三、實驗創新要點/改進要點：本教學的創新之處就在于對教材處理中存在的三點不足進行了一定的優化改進。
（一）不足一：教材中“探究受迫振動頻率與哪些因素有關”演示實驗如下：
此實驗無法準確測出彈簧振子的受迫振動周期和驅動力周期，實驗誤差較大現象不直觀。
對于這一問題，可以加以優化設計，采用如圖2、3所示自制教具變頻電源、受迫振動演示儀。這是一個交直流電源，實際上是利用了換向器把一恒定直流電壓變成一個大小不變方向變化的方波電壓，并通過改變電機的轉速來改變方波電壓的頻率，并且通過電子顯示屏直接讀出頻率大小。可視變頻電源的使用，大大增強了實驗效果。將變頻電源接入受迫振動演示儀（電磁打點計時器改裝），給其供電。使用光電門分別測出兩根細鐵絲做受迫振動的周期，算出頻率，如圖4實驗裝置。
證明在誤差允許范圍，兩根細鐵絲做受迫振動的頻率相等且等于驅動頻率。得到受迫振動頻率等于驅動頻率，固有頻率無關。演示直觀，現象明顯，定量探究，用實驗數據證明，說服力強，同時也具有一定的趣味性，實驗效果較好。
（二）不足二：教材中教材中“受迫振動的振幅與哪些因素有關”演示實驗如下：
此實驗無法驗證擺動最大的小球擺振幅是否達到它振幅最大，無法判斷是否達到共振。
對于這一問題，可以加以優化設計，采用如圖5裝置。可以很直觀形象的看到兩根細鐵絲振動振幅的變化情況，進而說明驅動力頻率的高低是影響受迫振動振幅大小的一個因素，越接近某個值，振幅越大，發生共振，甚至可以直接測量共振時頻率，演示直觀，現象明顯，同時也具有一定的趣味性，實驗效果較好。
（三）不足三：教材并未直接用數據證明當物體驅動頻率等于其固有頻率時發生共振，容易引起學生質疑。
通過創新，我們可以利用變頻電源做一個定量的探究實驗，如圖7裝置。
首先利用光電門測出單擺的固有頻率，再通過變頻電源接入電磁打點計時器驅動單擺，使其做受迫振動，測出單擺的共振時的驅動頻率。證明，在誤差允許范圍，單擺驅動頻率等于其固有頻率時發生共振。現象直觀，說服力強，將課本上定性實驗改成定量實驗。
四、實驗原理/實驗設計思路：為了讓學生對受迫振動頻率跟振幅影響因素更深的理解，設計了本實驗裝置。配套儀器如圖4、7所示:用變頻電源給受迫振動演示儀供電，利用光電門分別測出兩根細鐵絲受迫振動周期算出頻率，證明在誤差允許范圍，兩根細鐵絲振動周期相等且等于變頻電源頻率。得到受迫振動頻率等于驅動頻率，與固有頻率無關。而受迫振動振幅情況也可直接觀察，慢慢增大驅動力頻率旋鈕可以發現，細鐵絲振幅也在逐漸發生變化，呈先變大直至最大后變小，依次發生共振，并通過變頻電源可分別直接測出共振頻率。可得受迫振動振幅影響因素。但是否共振時驅動頻率等于物體固有頻率還需實驗驗證。通過創新改進，利用單擺、光電門、電磁打點計時器以及變頻電源。首先利用光電門測出單擺的固有頻率，再通過變頻電源接入電磁打點計時器驅動單擺，測出單擺的共振時的驅動頻率。在誤差允許范圍，驗證物體共振頻率等于其固有頻率。現象直觀，說服力強。
五、實驗教學目標：
（一）知識與技能：
1. 知道什么是受迫振動，知道受迫振動的頻率等于驅動力的頻率
2. 知道什么是共振以及發生共振的條件。
3. 知道共振的應用和防止的實例
（二）過程與方法：
1. 通過探究對受迫振動頻率跟振幅影響因素，獲得實驗探究過程的體驗，培養學生分析、解決問題的能力。
2. 通過實驗，提高動手能力、協作意識，提高解決實際問題的能力，體驗驗證過程與物理學研究方法。
（三）情感態度與價值觀：
1. 通過實驗的互動過程，誘發對探究物理規律的興趣。
2. 學會與他人合作交流，具有團隊意識和團隊精神。
3. 培養學生實事求是的態度和正確的科學觀。
六、實驗教學內容:
1. 在外力作用下的阻尼振動以及施加周期性驅動力下的受迫振動
2. 探究影響受迫振動頻率跟振幅大小的因素（固有頻率、驅動力頻率）
3. 共振產生的條件以及生活等方面的應用
七、實驗教學過程：
八、教學效果評價：本教學設計特別強調對實驗的挖掘。針對教材內容處理上存在的三個問題進行了一定的優化改進。
將教材原有的演示實驗改成現象更直觀的定性又定量的實驗，突出對比性。采用了探究型實驗的思想，讓學生自主思考，提出猜想假設、進行實驗、最終驗證實驗猜想。通過實驗過程，幫助學生對受迫振動獲得更深刻的認識，最后的學生探究實驗，提高了學生動手操作能力，在互動和探索的過程中，培養了學生的合作精神，使學生獲得了探究的成功體驗，提高了學生發現問題和解決問題的能力。
自制教具可視變頻電源儀器的使用，可以施加可觀測頻率大小的驅動力，實驗現象直觀激發了學生的學習興趣，效果明顯，讓學生感悟到科學的探究方法并強化了創新意識。
總體來看，本節課基本達到了預設目標。
宜春中學 蔡姝
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