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视频标签：受迫振动,共振
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视频课题：人教版(2019)选择性必修一第二章第六节《受迫振动 共振》乳山市第一中学
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人教版(2019)选择性必修一第二章第六节《受迫振动 共振》乳山市第一中学
受迫振动 共振 教学设计
【学习目标】
1、通过观察实际生活中的机械振动的特点，得出阻尼振动的概念，通过实验得出阻力大小与振动的关系。
2、通过实验得出受迫振动的概念，并能够通过实验探究得出受迫振动的频率和振幅的决定因素及特点。
3、通过实验得到共振的概念，能用共振原理解释实验现象，并通过实例体会共振的防止与应用，能用辩证的观点认识共振现象。
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教学 环节 |
教师活动 | 学生活动 |
设计 意图 |
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| 【导入新课】 |
实验导入： 上课前，我们先来做一个小游戏： 比比谁的肺活量大：用力吹最大的钢球让其摆动起来，看谁吹的振幅最大。 同学们吹的振幅不同，怎样可以吹的振幅更大一些？学习了本节课，我们就知道该如何操作了。 教师引入：在前面我们学习了简谐运动，哪些运动是简谐运动？ 简谐运动是一种重复性运动，具有周期性。描述简谐运动的物理量有哪些？ 弹簧振子和单摆是物理模型——忽略阻力的影响。实际生活中的振动总会振着振着就停了，我们如何让物体的振动一直持续下去？本节课我们一起来学习第二章第六节课内容——受迫振动 共振，请同学们先看一下大屏幕上的学习目标。 投放学习目标 |
学生操作： 两三个同学依次上讲台前来吹悬挂的钢球，比较谁吹的振幅大。 （注意不要挡住其他同学的观察视线） 学生回答：弹簧振子、单摆等。 学生回答：周期、频率、振幅（教师补充：振幅是描述简谐运动携带能量多少的。）、速度、位移、加速度等。 学生阅读大屏幕上的学习目标。 |
抓住学生的注意力，带着问题来学习本节课，更能激发学习的热情。 学生明确学习目标，学习更有针对性。 |
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【环节一】 通过观察实际生活中的机械振动的特点，得出阻尼振动的概念，通过实验得出阻力大小与振动的关系。 |
教师：弹簧振子和单摆的运动有没有外力的干预？（定义固有振动） 板书：固有振动：没有外力干预下的振动称为固有振动。 教师：单摆的周期公式是什么？弹簧振子的呢？由公式可以看出，它们的周期频率与振幅无关，仅由系统本身的性质决定，我们称为固有周期、固有频率。 板书：固有频率：固有振动的频率仅由系统自身的性质决定，称为固有频率。 演示实验一：注意观察弹簧振子和单摆的运动，观察实验现象：它们的振幅如何变化？ 教师：实际生活中的振动系统，总会受到摩擦力、粘滞力等阻力的影响，导致振幅越来越小，我们把这种振幅随时间逐渐减小的振动称为阻尼振动。 板书：阻尼振动：振幅随时间逐渐减小的振动称为阻尼振动。 教师：请自主完成学案上环节一2.（1）部分内容，请画出阻尼振动图像。 （1）请画出阻尼振动的图像
播放视频：观察实际的阻尼振动图像。 教师：振动系统受到的阻力大小对振动有怎样的影响？ 这里有弹簧振子和一瓶水，请自主设计实验步骤并操作，注意观察实验现象，得出实验结论。 实验结论：振动系统受到的阻尼越大，振幅减小得越快，阻尼过大时，系统将不能振动。 |
学生回答：没有。 学生回答： 单摆周期公式：  弹簧振子周期公式：  观察实验得出结论： 振幅越来越小，因为有阻力。 学生动笔画出阻尼振动的图像，展示并作出评价。  学生观看视频，进一步体会阻尼振动特点。 学生实验操作一： 探究阻力大小对振动的影响。 第一步：在空气中由原长释放弹簧振子，观察振幅变化特点。 第二步：在水中由原长释放弹簧振子，观察振幅变化特点。 实验现象：水中的弹簧振子更快的停下来。 |
回顾之前学过的简谐运动特点及公式，定义好固有振动、固有频率概念。 通过实验观察得出阻尼振动概念学生理解更深刻 学生自己画出阻尼振动得图像，进一步体会阻尼振动的特点，也是对阻尼振动规律理解的一种检测。 学生亲身体会实验过程得出实验规律，更有说服力。 |
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【环节二】 通过实验得出受迫振动的概念，并能够通过实验探究得出受迫振动的频率和振幅的决定因素及特点。 |
教师：实际生活中的振动都是阻尼振动，最终都要停下来，那怎样才能让振动一直持续下去？ 教师：怎样让乒乓球训练器持续振动，谁来尝试一下？ 教师引导：要让球一直运动下去，我们需要持续不断的、有间隔的拍乒乓球。 师生一起定义驱动力，受迫振动。 板书：驱动力：周期性的外力称为驱动力。 板书：受迫振动：物体在驱动力作用下的振动称为受迫振动。 教师：请举出生活中受迫振动的例子： 思考：简谐运动的频率是由振动系统决定的，受迫振动的频率是否也是由系统决定的？ 教师：用手摇把手，给弹簧振子外加驱动力，探究振子实际的频率与驱动力的频率的关系。为了记录弹簧振子的周期，老师这里准备了节拍器，请位同学上来依据节拍器的周期来摇动把手，其他同学观察弹簧振子的周期。 实验结论：受迫振动稳定后的频率等于驱动力的频率，与物体的固有频率无关。  〖目标评价一〗如图所示，曲轴上悬挂一弹簧振子，转动摇把，曲轴可以带动弹簧振子上下振动。开始时不转动摇把，而让振子自由上下振动，测得其频率为2 Hz.然后匀速转动摇把，转速为240 r/min，当振子振动稳定时，它们振动周期为( )。A．0.5s B．0.25s C．2s D．4s |
学生实验操作二： 怎样让乒乓球训练器持续振动。 学生用球拍打一下，发现要停下来时再打一下。 实验结论：用周期性的外力作用于振动系统，外力对系统做功，补偿系统的能量损耗，就可以产生持续的振动。 学生回答并补充： 1、听到声音时耳膜的振动 2、机器底座在机器运行时的振动 3、跳绳时绳子的运动 等等 学生实验操作三： 手摇弹簧振子快慢不同，其他同学注意观察弹簧振子的频率还是原来的大小（固有频率）吗？ 实验结论：弹簧振子的周期不再是固有周期。 学生做学案上目标评价一，展示答案，其他同学点评并回答原因。 |
让学生初步体会什么是驱动力，为概念的建立提供生活基础。 物理来源于生活并服务于生活。 “实验是检验真理的唯一标准”，实验得到的最直观且可靠。 检测学生对规律掌握情况。 |
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【环节三】 通过实验得到共振的概念，能用共振原理解释实验现象。 |
思考：受迫振动的振幅是否也只与外力的大小有关，而与振动系统的固有频率无关？ 教师：继续手摇弹簧振子，注意观察在不同的驱动力的频率下，弹簧振子的振幅大小变化。 实验结论：当驱动力的频率等于振动物体的固有频率时，物体的振幅最大。 板书：共振：驱动力的频率等于物体的固有频率时，受迫振动的振幅最大，这种现象叫做共振。 演示实验二：这里有几个小钢球，拴在同一条绳子上，它们的摆长不同，那么单摆的频率不同，当释放其中一个的钢球时，请注意观察实验现象，并尝试解释原因。 教师：共振特点：驱动力的频率接近或等于物体的固有频率时，受迫振动的振幅最大；驱动力的频率跟固有频率相差越大，受迫振动的振幅越小。 教师：请画出共振曲线，自主完成学案上环节三3的内容。 横轴：表示驱动力的频率 纵轴：表示受迫振动的振幅
回扣课前小游戏： 现在你知道怎样吹小钢球可以让它的振幅最大了吧？ 〖目标评价二〗如图所示演示装置，一根张紧的水平绳上挂着四个单摆，让b摆摆动，其余各摆也摆动起来，可以发现（ ） A．各摆摆动的周期均与b摆相同 B．a摆摆动周期最短 C．c摆摆动周期最长  D．c摆振幅最大 |
学生实验操作四： 继续手摇弹簧振子，注意观察在不同的驱动力的频率下，弹簧振子的振幅大小变化。 实验结论：当驱动力的频率等于振动物体的固有频率时，物体的振幅最大。 学生回答： 总是那个与释放的小球等摆长的小球振幅最大，无论他们离的是远是近，原因是它们发生了共振。而摆长差得越远，振幅越小。 学生完成学案上环节3，画出共振曲线。 展示并作出点评。  学生回答： 用等于钢球的驱动力吹球，让钢球发生共振，球的振幅最大。 学生做学案上目标评价二，展示答案，其他同学点评并回答原因。 |
通过实验对振动能量的研究引出共振的特点，进而得出共振概念。 继续用实验得出共振的特点及其规律，理解共振是一种受迫振动。 通过自主画出共振图像，进一步理解共振与受迫振动的区别与联系。 学以致用，回归课前小游戏，激发学生学好物理的信心。 检查学生掌握情况， 进一步加深对共振和受迫振动的理解。 |
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【环节四】 通过实例体会共振的防止与应用，能用辩证的观点认识共振现象。 |
教师：请看大屏幕，让我们一起来感受一下共振的威力吧！ 播放视频： 1、声音能使玻璃杯发生共振而振碎。 2、风能让大桥发生共振而倒塌。 教师：既然共振有这么大的危害，我们应如何防止共振的发生。 播放视频：防震锤 板书：共振的防止：使驱动力的频率与物体的固有频率不同，而且相差越大越好 教师：共振一定有害吗？ 播放视频：共振筛 板书：共振的应用：使驱动力的频率接近或等于振动物体的固有频率 〖目标评价三〗 洗衣机在把衣服脱水完毕拔掉电源后，电动机还要转动一会儿才能停下来，在拔掉电源后发现洗衣机振动得比较小，然后有一阵子振动得很剧烈，然后振动慢慢减小直至停下来。 A．剧烈振动时，洗衣机脱水缸的运转频率比洗衣机的固有频率大还是小？ B．正常脱水时，洗衣机脱水缸的运转频率比洗衣机的 固有频率小还是大？  |
学生观看视频，感受共振的威力，了解共振的防止与应用。 学生做目标评价三，展示答案，其他同学点评并补充。 |
通过学生观看视频中共振的防止与应用，体会物理来源于生活又指导生产生活，体会学好物理的重要性。 通过目标评价三，让学生进一步体会物理学习的意义是指导生产生活。认识物理学科的重要性。 |
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【课堂小结】 |
教师：通过本节课的学习，你有哪些收获？还有哪些疑惑？ 播放大屏幕小结内容。 |
学生交流收获与疑惑。 并看大屏幕上的小结内容。 |
学生小结，教师答疑解惑。 |
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【课后作业】 |
1、思考： （1）军队或火车过桥时，为什么要放慢速度或遍步走？ （2）机器运转时防止共振怎么做？ 2、通过各种方式去探究： 共振筛、共鸣箱、收音机的选台、核磁共振成像技术、人体内部器官的固有频率 |
学生通过查阅资料等方式解决问题。 |
让学生通过查阅资料等方式在解决问题的过程中进一步理解受迫振动和共振。 |
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【板书设计】 |
2.6 受迫振动 共振 一、阻尼振动 1、固有振动 固有频率 2、阻尼振动 二、受迫振动 1、驱动力 2、受迫振动 3、特点：f受=f驱 与f固无关 三、共振 1、共振： f驱=f固时，振幅最大 2、特点： 四、共振的防止与应用 1、防止： f驱远离f固 2、应用： f驱=f固 五、课堂小结 |
学生记笔记更有针对性 |
视频来源：优质课网 www.youzhik.com
