備課人
學科
物理
課題
2.6 受迫振動 共振
教學內(nèi)容分析
阻尼振動與受迫振動是外力作用下的振動，為了與之區(qū)別，本節(jié)首先闡述振動系統(tǒng)沒有受到外力作用時的固有振動，此時的頻率稱為固有頻率。然后從振動圖像和能量的角度分析阻尼振動，再介紹受迫振動，以及共振現(xiàn)象和共振曲線
教材將阻尼振動、受迫振動、共振三個概念放在一起，目的在于使學生能夠很好地通過比較來認識這幾種振動。阻尼振動、受迫振動都屬于外力作用下的振動。阻尼振動的外力是阻力，做功將消耗系統(tǒng)的機械能。受迫振動的外力既有阻力，又有驅(qū)動力，驅(qū)動力做的正功將補償阻力做的負功，振動能夠穩(wěn)定存在。共振是受迫振動的一種特殊情況，此時驅(qū)力頻率等于固有頻率，驅(qū)動力做正功，且明顯大于阻力做的負功，系統(tǒng)機械能在不斷增大，導致振幅也明顯增大，達到共振。從外力做功和能量轉(zhuǎn)化角度來分析這幾種振動是學習本節(jié)的基本思路。
認識固有頻率、驅(qū)動力頻率與振動頻率之間的區(qū)別和聯(lián)系是認識受迫振動特點的關鍵，也是認識共振現(xiàn)象的前提。對阻尼振動和受迫振動的認識進一步豐富了學生的運動與相互作用觀。本節(jié)的難點是認識固有頻率、驅(qū)動力頻率與振動頻率之間的區(qū)別和聯(lián)系，以及認識生活中相關現(xiàn)象的振動特點，重點是了解發(fā)生共振現(xiàn)象的條件及用相關知識解釋實例。
學情分析
前面幾節(jié)學生學習了簡諧運動的受力和運動特點，知道了能量的變化情況，對單擺和彈簧振子的模型也有了較為深入的理解，為這節(jié)課做好了鋪墊。高二上學期的學生已經(jīng)有了一定的觀察分析能力、歸納總結能力和邏輯思維能力，而且這個階段的學生有很強的求知欲和好奇心，對于與生活聯(lián)系密切的知識非常感興趣，敢于猜想和嘗試，這些可以幫助學生順利完成本節(jié)課的學習。
教學目標
1.知道什么是阻尼振動和受迫振動，會用能量觀點分析阻尼振動的振幅變化和受迫振動的共振現(xiàn)象。
2.通過實驗認識固有頻率、驅(qū)動力頻率與振動頻率之間的區(qū)別和聯(lián)系，了解產(chǎn)生共振的條件，認識共振是受迫振動的一種特殊情況。
3.能夠根據(jù)實際生活中的振動特點，應用振動的規(guī)律解釋與解決相關問題
教學重難點
1.教學重點：理解受迫振動的振幅與驅(qū)動力頻率之間的關系．
2.教學難點：理解共振的原因，掌握共振的運動特點．
教學過程
教學環(huán)節(jié)
教師活動
學生活動
設計意圖
新課導入
播放洗的視頻，提問學生知道這是什么原理嗎？
學生結合所見所聞嘗試回答問題，并與其他同學交流。
創(chuàng)設情境，引入新課
新課教學
一、振動中的能量損失
、
（一)固有頻率
教師提出以下問題，讓學生回答：
1.讓單擺、彈簧振子自由振動，如果沒有外力干擾，則單擺、彈簧振子做什么運動？
2.單擺、彈簧振子做簡諧運動時，其周期或頻率與哪些因素有關？
教師總結固有頻率知識：
我們把這種振動稱為固有振動，其振動頻率稱為固有頻率（振動系統(tǒng)不受外力的作用）。
然后提出問題：倘若振動系統(tǒng)受到外力作用，它將如何運動？
（二)阻尼振動
演示實驗：如圖所示的實驗裝置為一掛在曲軸上的彈簧振子，用手將振子向下拉動一下釋放，觀察較長一段時間，你發(fā)現(xiàn)振子在振動過程中振幅有什么變化？為什么會出現(xiàn)這種現(xiàn)象？
然后讓學生查閱課本總結該類運動，然后和學生總結阻尼振動：振動系統(tǒng)在阻尼（摩擦或其他阻力）作用下的振幅逐漸減小的振動。
阻尼振動中，由于存在阻力，振幅不斷減小，故振動系統(tǒng)的機械能將不斷減少，那么，振動系統(tǒng)的周期和頻率也會發(fā)生變化嗎？
教師借助PPT左下圖幫助學生理解：
然后得出：振動周期與振幅無關，故阻尼振動中周期和頻率不變！
然后提問：阻尼振動的能量有什么特點？
結合學生回答點評后，形成以下規(guī)律：
物體在做阻尼振動的過程中，總機械能逐漸減小，物體位移大小相等時，勢能大小相等，但動能與上一次相比將減小。
然后提出問題：阻尼振動最終要停下來，那么怎樣才能產(chǎn)生持續(xù)的振動呢？
學生回答：彈簧振子，單擺做簡諧運動。
學生回答：單擺、彈簧振子周期或頻率與振幅無關，僅由系統(tǒng)自身的性質(zhì)決定。
學生思考并進入下一環(huán)節(jié)學習。
學生觀察并總結實驗現(xiàn)象：振子在振動的過程中振幅逐漸減小，因為振子在實際振動過程中受到空氣的阻礙作用，振動的能量逐漸減少。
學生查閱課本總結阻尼振動。
學生在教師引導下思考回答周期只與本身性質(zhì)有關，與振幅無關。
學生嘗試回答問題并交流
學生思考并形成自己的答案
回顧知識，為后面學習打下基礎。
為固有振動、固有頻率學習打下基礎。
激發(fā)學生進一步思考問題
培養(yǎng)學生觀察實驗能力
讓學生自行閱讀問題。
深入理解振動周期規(guī)律
建立系統(tǒng)的知識觀念
為后面學習打下基礎
二、受迫振動
受迫振動
提出問題：阻尼振動最終要停下來，那么怎樣才能產(chǎn)生持續(xù)的振動呢？
提示：最簡單的方法是使周期性的外力作用于振動系統(tǒng)，外力做功，補償系統(tǒng)的能量損失，使系統(tǒng)的振動維持下去。
讓學生查閱課本上受迫振動的概念：
受迫振動：物體在周期性變化的驅(qū)動力作用下的振動叫做受迫振動。
驅(qū)動力：維持受迫振動的周期性外力
提出問題：受迫振動的頻率與什么因素有關呢？
在學生回答問題基礎上教師演示實驗，并總結：受迫振動的規(guī)律受迫振動穩(wěn)定時的頻率等于驅(qū)動力的頻率，跟系統(tǒng)的固有頻率無關。
你知道受迫振動在生產(chǎn)生活或科學技術有哪些具體應用嗎？
學生根據(jù)自己的思考回答交流。
學生查閱資料并回答問題
學生回答問題并交流
學生根據(jù)自己所見所聞舉例子。
學生深入思考
讓學生在前面學習的基礎上建立受迫振動概念的建立。
培養(yǎng)學生實驗操作能力
培養(yǎng)學生觀察生活。
三、共振現(xiàn)象及其應用
（一）實驗探究受迫振動振幅與固有頻率關系
教師提出問題：物體做受迫振動的振幅是否也跟它的固有頻率無關呢?
然后演示實驗。
在學生回答基礎上總結結論：結論：驅(qū)動力的頻率等于振動物體的固有頻率時，振幅最大；驅(qū)動力的頻率跟固有頻率相差越大，振幅越小。
然后讓學生總結共振知識：
共振的定義：在受迫振動中，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)象叫做共振。
共振曲線：
橫軸：表示驅(qū)動力的頻率，縱軸：表示受迫振動的振幅
嘗試描述下特點？
受迫振動的規(guī)律： f驅(qū)= f固時，振幅有最大值；f驅(qū)與 f固差別越大時，振幅越小。
然后提問：在生活生產(chǎn)或科技領域中，哪些利用了共振，它們工作原理是什么？
在學生回答之后，回答應用：
1.微波爐加熱原理
食物中水分子的振動頻率約為2500MHz,具有大致相同頻率的電磁波稱為 “微波” .微波爐加熱食品時，爐內(nèi)產(chǎn)生很強的振蕩電磁場，使食物中的水分子作受迫振動，發(fā)生共振，將電磁輻射能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，從而使食物的溫度迅速升高.微波加熱是對物體內(nèi)部的整體加熱，極大地提高了加熱效率。
2.測量機器轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速計
把一些不同長度的鋼片裝在同一個支架上，可以制成測量機器轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速計。使轉(zhuǎn)速計與開動著的機器緊密接觸，機器振動引起轉(zhuǎn)速計的輕微振動，這時固有頻率與機器運轉(zhuǎn)頻率相同的那片鋼片發(fā)生共振，有較大的振幅。若已知鋼片的固有頻率，就可知道機器的轉(zhuǎn)速。
3.共振篩
共振篩是利用共振現(xiàn)象制成的把篩子用四根彈簧支起來，在篩架上安裝一個偏心輪，就成了共振篩.偏心輪在發(fā)動機的帶動下發(fā)生轉(zhuǎn)動時，適當調(diào)節(jié)偏心輪的轉(zhuǎn)速，可以使篩子受到的驅(qū)動力的頻率接近篩子的固有頻率，這時篩子發(fā)生共振，振幅最大，提高了篩除雜物的效。
4.聲音的共振叫共鳴
觀看原理并解釋應用。
然后提問：在生活生產(chǎn)或科技領域中，共振有哪些危害？
待學回答上補充一下故事
1.1831年，一隊騎兵通過曼徹斯特附近的一座便橋時，由于馬蹄節(jié)奏整齊，橋梁發(fā)生共振而斷裂。
2.1940 年11月7日美國 Tcama 懸索橋因風共振而坍塌。
然后提問：你知道有哪些措施可以有效避免共振的危害？然后補充實例。
學生觀察實驗并總結實驗結論。
學生查閱并總結知識規(guī)律。
學生總結并分享。
學生嘗試回答共振的應用。
學生回答并交流
培養(yǎng)學生觀察總結實驗能力
學會觀察實驗規(guī)律。
增加學生對知識應用的了解，深化理解知識。
采用故事讓學生知道共振的危害和防治措施。
課堂總結
板書設計
第5節(jié) 用單擺測量重力加速度
作業(yè)設計
作業(yè)分為兩塊，一是課堂練習，旨在對本堂課學習中動量的概念和實驗思路進行檢測，一是分層練習，分層次的訓練學生對知識的掌握情況。
教學反思與評價
在授課過程中，我采用了多種教學方法，如合作探究法、實驗教學法和圖像分析法等，通過多種渠道講解和體驗，讓學生深刻理解了受迫振動、共振的概念、原理、機制和現(xiàn)象。同時，還培養(yǎng)了學生合作分析、實驗設計等能力。
然而，教學過程中也存在不足之處。首先，教學時間較緊，課堂內(nèi)容較多，學生容易出現(xiàn)分散注意力的情況，影響了一些學生的學習效果。其次，部分學生對實驗操作不熟練，對實驗數(shù)據(jù)的分析和處理也不夠熟練，這一方面需要強化學生實驗操作能力，另一方面也需要教師加強實驗的指導和技能指導。
綜合來看，這門課要求學生具備較高的自主學習能力和實踐能力，而教師則應盡可能利用好多種教學方法，創(chuàng)造富有活力和互動性的課堂氛圍，將學生的學習熱情調(diào)動起來，同時引導學生全面、深入地理解和運用物理知識，培養(yǎng)學生的“探究者”精神和實踐能力。

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6 受迫振動 共振

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