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視頻標簽：受迫振動,共振
所屬欄目：高中物理優質課視頻
視頻課題：人教版(2019)選擇性必修一第二章第六節《受迫振動 共振》乳山市第一中學
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人教版(2019)選擇性必修一第二章第六節《受迫振動 共振》乳山市第一中學
受迫振動 共振 教學設計
【學習目標】
1、通過觀察實際生活中的機械振動的特點，得出阻尼振動的概念，通過實驗得出阻力大小與振動的關系。
2、通過實驗得出受迫振動的概念，并能夠通過實驗探究得出受迫振動的頻率和振幅的決定因素及特點。
3、通過實驗得到共振的概念，能用共振原理解釋實驗現象，并通過實例體會共振的防止與應用，能用辯證的觀點認識共振現象。
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教學 環節 |
教師活動 | 學生活動 |
設計 意圖 |
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| 【導入新課】 |
實驗導入： 上課前，我們先來做一個小游戲： 比比誰的肺活量大：用力吹最大的鋼球讓其擺動起來，看誰吹的振幅最大。 同學們吹的振幅不同，怎樣可以吹的振幅更大一些？學習了本節課，我們就知道該如何操作了。 教師引入：在前面我們學習了簡諧運動，哪些運動是簡諧運動？ 簡諧運動是一種重復性運動，具有周期性。描述簡諧運動的物理量有哪些？ 彈簧振子和單擺是物理模型——忽略阻力的影響。實際生活中的振動總會振著振著就停了，我們如何讓物體的振動一直持續下去？本節課我們一起來學習第二章第六節課內容——受迫振動 共振，請同學們先看一下大屏幕上的學習目標。 投放學習目標 |
學生操作： 兩三個同學依次上講臺前來吹懸掛的鋼球，比較誰吹的振幅大。 （注意不要擋住其他同學的觀察視線） 學生回答：彈簧振子、單擺等。 學生回答：周期、頻率、振幅（教師補充：振幅是描述簡諧運動攜帶能量多少的。）、速度、位移、加速度等。 學生閱讀大屏幕上的學習目標。 |
抓住學生的注意力，帶著問題來學習本節課，更能激發學習的熱情。 學生明確學習目標，學習更有針對性。 |
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【環節一】 通過觀察實際生活中的機械振動的特點，得出阻尼振動的概念，通過實驗得出阻力大小與振動的關系。 |
教師：彈簧振子和單擺的運動有沒有外力的干預？（定義固有振動） 板書：固有振動：沒有外力干預下的振動稱為固有振動。 教師：單擺的周期公式是什么？彈簧振子的呢？由公式可以看出，它們的周期頻率與振幅無關，僅由系統本身的性質決定，我們稱為固有周期、固有頻率。 板書：固有頻率：固有振動的頻率僅由系統自身的性質決定，稱為固有頻率。 演示實驗一：注意觀察彈簧振子和單擺的運動，觀察實驗現象：它們的振幅如何變化？ 教師：實際生活中的振動系統，總會受到摩擦力、粘滯力等阻力的影響，導致振幅越來越小，我們把這種振幅隨時間逐漸減小的振動稱為阻尼振動。 板書：阻尼振動：振幅隨時間逐漸減小的振動稱為阻尼振動。 教師：請自主完成學案上環節一2.（1）部分內容，請畫出阻尼振動圖像。 （1）請畫出阻尼振動的圖像
播放視頻：觀察實際的阻尼振動圖像。 教師：振動系統受到的阻力大小對振動有怎樣的影響？ 這里有彈簧振子和一瓶水，請自主設計實驗步驟并操作，注意觀察實驗現象，得出實驗結論。 實驗結論：振動系統受到的阻尼越大，振幅減小得越快，阻尼過大時，系統將不能振動。 |
學生回答：沒有。 學生回答： 單擺周期公式：  彈簧振子周期公式：  觀察實驗得出結論： 振幅越來越小，因為有阻力。 學生動筆畫出阻尼振動的圖像，展示并作出評價。  學生觀看視頻，進一步體會阻尼振動特點。 學生實驗操作一： 探究阻力大小對振動的影響。 第一步：在空氣中由原長釋放彈簧振子，觀察振幅變化特點。 第二步：在水中由原長釋放彈簧振子，觀察振幅變化特點。 實驗現象：水中的彈簧振子更快的停下來。 |
回顧之前學過的簡諧運動特點及公式，定義好固有振動、固有頻率概念。 通過實驗觀察得出阻尼振動概念學生理解更深刻 學生自己畫出阻尼振動得圖像，進一步體會阻尼振動的特點，也是對阻尼振動規律理解的一種檢測。 學生親身體會實驗過程得出實驗規律，更有說服力。 |
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【環節二】 通過實驗得出受迫振動的概念，并能夠通過實驗探究得出受迫振動的頻率和振幅的決定因素及特點。 |
教師：實際生活中的振動都是阻尼振動，最終都要停下來，那怎樣才能讓振動一直持續下去？ 教師：怎樣讓乒乓球訓練器持續振動，誰來嘗試一下？ 教師引導：要讓球一直運動下去，我們需要持續不斷的、有間隔的拍乒乓球。 師生一起定義驅動力，受迫振動。 板書：驅動力：周期性的外力稱為驅動力。 板書：受迫振動：物體在驅動力作用下的振動稱為受迫振動。 教師：請舉出生活中受迫振動的例子： 思考：簡諧運動的頻率是由振動系統決定的，受迫振動的頻率是否也是由系統決定的？ 教師：用手搖把手，給彈簧振子外加驅動力，探究振子實際的頻率與驅動力的頻率的關系。為了記錄彈簧振子的周期，老師這里準備了節拍器，請位同學上來依據節拍器的周期來搖動把手，其他同學觀察彈簧振子的周期。 實驗結論：受迫振動穩定后的頻率等于驅動力的頻率，與物體的固有頻率無關。  〖目標評價一〗如圖所示，曲軸上懸掛一彈簧振子，轉動搖把，曲軸可以帶動彈簧振子上下振動。開始時不轉動搖把，而讓振子自由上下振動，測得其頻率為2 Hz.然后勻速轉動搖把，轉速為240 r/min，當振子振動穩定時，它們振動周期為( )。A．0.5s B．0.25s C．2s D．4s |
學生實驗操作二： 怎樣讓乒乓球訓練器持續振動。 學生用球拍打一下，發現要停下來時再打一下。 實驗結論：用周期性的外力作用于振動系統，外力對系統做功，補償系統的能量損耗，就可以產生持續的振動。 學生回答并補充： 1、聽到聲音時耳膜的振動 2、機器底座在機器運行時的振動 3、跳繩時繩子的運動 等等 學生實驗操作三： 手搖彈簧振子快慢不同，其他同學注意觀察彈簧振子的頻率還是原來的大小（固有頻率）嗎？ 實驗結論：彈簧振子的周期不再是固有周期。 學生做學案上目標評價一，展示答案，其他同學點評并回答原因。 |
讓學生初步體會什么是驅動力，為概念的建立提供生活基礎。 物理來源于生活并服務于生活。 “實驗是檢驗真理的唯一標準”，實驗得到的最直觀且可靠。 檢測學生對規律掌握情況。 |
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【環節三】 通過實驗得到共振的概念，能用共振原理解釋實驗現象。 |
思考：受迫振動的振幅是否也只與外力的大小有關，而與振動系統的固有頻率無關？ 教師：繼續手搖彈簧振子，注意觀察在不同的驅動力的頻率下，彈簧振子的振幅大小變化。 實驗結論：當驅動力的頻率等于振動物體的固有頻率時，物體的振幅最大。 板書：共振：驅動力的頻率等于物體的固有頻率時，受迫振動的振幅最大，這種現象叫做共振。 演示實驗二：這里有幾個小鋼球，拴在同一條繩子上，它們的擺長不同，那么單擺的頻率不同，當釋放其中一個的鋼球時，請注意觀察實驗現象，并嘗試解釋原因。 教師：共振特點：驅動力的頻率接近或等于物體的固有頻率時，受迫振動的振幅最大；驅動力的頻率跟固有頻率相差越大，受迫振動的振幅越小。 教師：請畫出共振曲線，自主完成學案上環節三3的內容。 橫軸：表示驅動力的頻率 縱軸：表示受迫振動的振幅
回扣課前小游戲： 現在你知道怎樣吹小鋼球可以讓它的振幅最大了吧？ 〖目標評價二〗如圖所示演示裝置，一根張緊的水平繩上掛著四個單擺，讓b擺擺動，其余各擺也擺動起來，可以發現（ ） A．各擺擺動的周期均與b擺相同 B．a擺擺動周期最短 C．c擺擺動周期最長  D．c擺振幅最大 |
學生實驗操作四： 繼續手搖彈簧振子，注意觀察在不同的驅動力的頻率下，彈簧振子的振幅大小變化。 實驗結論：當驅動力的頻率等于振動物體的固有頻率時，物體的振幅最大。 學生回答： 總是那個與釋放的小球等擺長的小球振幅最大，無論他們離的是遠是近，原因是它們發生了共振。而擺長差得越遠，振幅越小。 學生完成學案上環節3，畫出共振曲線。 展示并作出點評。  學生回答： 用等于鋼球的驅動力吹球，讓鋼球發生共振，球的振幅最大。 學生做學案上目標評價二，展示答案，其他同學點評并回答原因。 |
通過實驗對振動能量的研究引出共振的特點，進而得出共振概念。 繼續用實驗得出共振的特點及其規律，理解共振是一種受迫振動。 通過自主畫出共振圖像，進一步理解共振與受迫振動的區別與聯系。 學以致用，回歸課前小游戲，激發學生學好物理的信心。 檢查學生掌握情況， 進一步加深對共振和受迫振動的理解。 |
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【環節四】 通過實例體會共振的防止與應用，能用辯證的觀點認識共振現象。 |
教師：請看大屏幕，讓我們一起來感受一下共振的威力吧！ 播放視頻： 1、聲音能使玻璃杯發生共振而振碎。 2、風能讓大橋發生共振而倒塌。 教師：既然共振有這么大的危害，我們應如何防止共振的發生。 播放視頻：防震錘 板書：共振的防止：使驅動力的頻率與物體的固有頻率不同，而且相差越大越好 教師：共振一定有害嗎？ 播放視頻：共振篩 板書：共振的應用：使驅動力的頻率接近或等于振動物體的固有頻率 〖目標評價三〗 洗衣機在把衣服脫水完畢拔掉電源后，電動機還要轉動一會兒才能停下來，在拔掉電源后發現洗衣機振動得比較小，然后有一陣子振動得很劇烈，然后振動慢慢減小直至停下來。 A．劇烈振動時，洗衣機脫水缸的運轉頻率比洗衣機的固有頻率大還是小？ B．正常脫水時，洗衣機脫水缸的運轉頻率比洗衣機的 固有頻率小還是大？  |
學生觀看視頻，感受共振的威力，了解共振的防止與應用。 學生做目標評價三，展示答案，其他同學點評并補充。 |
通過學生觀看視頻中共振的防止與應用，體會物理來源于生活又指導生產生活，體會學好物理的重要性。 通過目標評價三，讓學生進一步體會物理學習的意義是指導生產生活。認識物理學科的重要性。 |
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【課堂小結】 |
教師：通過本節課的學習，你有哪些收獲？還有哪些疑惑？ 播放大屏幕小結內容。 |
學生交流收獲與疑惑。 并看大屏幕上的小結內容。 |
學生小結，教師答疑解惑。 |
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【課后作業】 |
1、思考： （1）軍隊或火車過橋時，為什么要放慢速度或遍步走？ （2）機器運轉時防止共振怎么做？ 2、通過各種方式去探究： 共振篩、共鳴箱、收音機的選臺、核磁共振成像技術、人體內部器官的固有頻率 |
學生通過查閱資料等方式解決問題。 |
讓學生通過查閱資料等方式在解決問題的過程中進一步理解受迫振動和共振。 |
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【板書設計】 |
2.6 受迫振動 共振 一、阻尼振動 1、固有振動 固有頻率 2、阻尼振動 二、受迫振動 1、驅動力 2、受迫振動 3、特點：f受=f驅 與f固無關 三、共振 1、共振： f驅=f固時，振幅最大 2、特點： 四、共振的防止與應用 1、防止： f驅遠離f固 2、應用： f驅=f固 五、課堂小結 |
學生記筆記更有針對性 |
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