《外力作用下的振动》教学设计

11、5外力作用下物体的振动的教学设计新课标要求（一）知识与技能1、知道什么是阻尼振动；知道在什么情况下可以把实际发生的振动看作简谐运动。

2、知道什么叫驱动力，什么叫受迫振动，能举出受迫振动的实例。

3、知道受迫振动的频率等于驱动力的频率，跟物体的固有频率无关。

4、知道什么是共振以及发生共振的条件。

（二）过程与方法1、通过演示实验，了解阻尼振动的特点，明确受迫振动的频率决定于驱动力的频率。

2、通过分析实际例子，得到什么是受迫振动和共振现象，培养学生理论联系实际的能力。

（三）情感、态度与价值观1、振动有多种不同类型说明各种运动形式都是普遍性下的特殊性的具体体现。

2、通过共振产生条件的教学，认识内因和外因的关系。

★教学重点受迫振动的概念以及共振及产生共振的条件。

★教学难点共振及产生共振的条件。

★教学方法观察、对比、讨论、阅读、实验演示、多媒体展示。

★教学用具：单摆、受迫振动演示仪、共振演示仪、两个相同的带有共鸣箱的音叉、橡皮槌、CAI课件★教学过程（一）引入新课教师：通过前面的学习，我们知道做简谐运动的物体都要受到回复力的作用。

回复力是振动系统内部的相互作用，是内力。

如果振动系统不受外力的作用，此时的振动叫固有振动，其振动频率叫做固有频率。

而实际的振动系统不可避免地要受到摩擦阻力和其他因素的影响，系统的机械能要不断损耗。

请同学做猜测一下，在这种情况下，它将怎样运动呢？学生：作出各种各样的猜测，如振幅变小，周期变大，频率减小等。

（教师不要急于肯定或否定学生的猜测，让学生带着好奇心和求知欲去观察演示实验）过渡：本节课我们来学习这方面的知识。

（二）进行新课1．阻尼振动教师：下面我们来观察两个实际振动：演示：①实际的单摆发生的振动；②敲击音叉后音叉的振动。

（教师提醒学生注意观察并记录现象。

）现象：（由学生描述）单摆和音叉的振幅越来越小，最后停下来。

教师：如何解释上面的现象呢？学生解释：在单摆和音叉的振动过程中，不可避免地要克服摩擦及其他阻力做功，系统的机械能就要损耗，振动的振幅就会逐渐减小，机械能耗尽之时，振动就会停下来了。

第5节外力作用下的振动学习目标；1．知道什么是固有振动、固有频率和阻尼振动，并对固有振动和阻尼振动能从能量转化的角度予以说明。

2．知道什么是受迫振动，知道物体做受迫振动的频率特点。

3．知道什么是共振现象，掌握产生共振的条件，知道常见的共振的应用和危害。

课前预习：一、固有振动、阻尼振动1．固有振动振动系统□01在不受外力作用下的振动叫做固有振动，固有振动的频率叫做□02固有频率。

小球和弹簧组成了一个系统——弹簧振子。

弹簧对于小球的作用力——回复力，是系统的□03内力；而来源于系统以外的作用力，例如摩擦力或手指对小球的推力，则是□04外力。

2．阻尼振动当振动系统受到阻力的作用时，我们说振动受到了□05阻尼。

系统克服□06阻尼的作用要做功，消耗机械能，因而□07振幅减小，最后停下来。

这种振幅逐渐□08减小的振动，叫做阻尼振动。

二、受迫振动与共振1．受迫振动(1)驱动力：为了使系统持续振动，作用于振动系统的□01周期性的外力。

(2)受迫振动：振动系统在□02驱动力作用下的振动。

(3)受迫振动的频率：做受迫振动的系统振动稳定后，其振动频率等于□03驱动力的频率，跟系统的□04固有频率没有关系。

2．共振(1)定义：驱动力的频率f等于系统的固有频率f0时，受迫振动的□05振幅最大的现象。

(2)共振曲线：如图所示。

表示受迫振动的□06振幅A与□07驱动力频率f的关系图象，图中f0为振动系统的固有频率。

(3)共振的应用与防止①应用：在应用共振时，应使驱动力频率接近或等于振动系统的□08固有频率，如转速计、共振筛。

②防止：在防止共振时，驱动力频率与系统的□09固有频率相差越大越好，如部队过桥时用便步。

判一判(1)阻尼振动的频率随振幅的减小而不断减小。

()(2)系统做受迫振动时的振动频率与其固有频率无关。

()(3)做受迫振动的系统的机械能守恒。

()(4)驱动力的频率越大，系统的振幅越大。

()(5)驱动力的频率等于系统的固有频率时发生共振。

5、外力作用下的振动教学目标：（一）知识与技能（1）知道阻尼振动和无阻尼振动，并能从能量的观点给予说明。

（2）知道受迫振动的概念。

知道受迫振动的频率等于驱动力的频率，而跟振动物体的固有频率无关。

（二）过程与方法理解共振的概念，知道常见的共振的应用和危害。

（三）情感、态度与价值观常见的共振的应用和危害二、教学重点、难点：受迫振动，共振。

三、教具：弹簧振子、受迫振动演示仪、摆的共振演示器四、教学过程（一）复习提问让学生注意观察教师的演示实验。

教师把弹簧振子的振子向右移动至B点，然后释放，则振子在弹性力作用下，在平衡位置附近持续地沿直线振动起来。

重复两次让学生在黑板上画出振动图象的示意图（图1中的Ⅰ）。

再次演示上面的振动，只是让起始位置明显地靠近平衡位置，再让学生在原坐标上画出第二次振子振动的图象（图1中的Ⅱ）。

Ⅰ和Ⅱ应同频、同相、振幅不同。

结合图象和振子运动与学生一起分析能量的变化并引入新课。

（二）新课教学现在以弹簧振子为例讨论一下简谐运动的能量问题。

问：振子从B向O运动过程中，它的能量是怎样变化的？引导学生答出弹性势能减少，动能增加。

问：振子从O向C运动过程中能量如何变化？振子由C向O、又由O向B运动的过程中，能量又是如何变化的？问：振子在振动过程中总的机械能如何变化？引导学生运用机械能守恒定律，得出在不计阻力作用的情况下，总机械能保持不变。

教师指出：将振子从B点释放后在弹簧弹力（回复力）作用下，振子向左运动，速度加大，弹簧形变（位移）减少，弹簧的弹性势能转化为振子的动能。

当回到平衡位置O时，弹簧无形变，弹性势能为零，振子动能达到最大值，这时振子的动能等于它在最大位移处（B点）弹簧的弹性势能，也就是等于系统的总机械能。

在任何一位置上，动能和势能之和保持不变，都等于开始振动时的弹性势能，也就是系统的总机械能。

由于简谐运动中总机械能守恒，所以简谐运动中振幅不变。

如果初始时B点与O点的距离越大，到O点时，振子的动能越大，则系统所具有的机械能越大。

《外力作用下的振动》教学设计引导学生通过观看“塔科马大桥垮周期和频率不变。

实际的振动一定是阻尼振、让其中一个摆球振动起来，你观察到了什么现象？实验三：、敲击音叉，然后放到音箱附近，你听到的声音有什么变化？、敲击不同的音叉，放到同一个微波炉加热食物笛声除虫登雪山严禁大声喊叫部队过桥要便步走火车过桥要减速小说中的“狮吼功”共振筛振动频率教学反思：本节课知识内容较简单，受迫振动实验较难操作，以往主要以讲授式为主，容易造成“填鸭”效果，所以本节课主要以学生实验为主，通过实验得出受迫振动的相关规律。

本节课首先通过“塔科马大桥垮塌”的新闻视频创设了物理情景，激发学生探究的欲望，通过亲自动手探究实验，让学生体验学习的过程，培养学生观察实验现象的能力，通过让学生自己思考、总结得出规律，培养学生的思维能力，通过运用规律解释各种共振现象，培养学生理论联系实际，学以致用，让学生体验成功的喜悦。

通过当堂检测，巩固课堂上所学到的知识。

本节课感触最深的是实验较难操作，实验稳定性不强，导致实验时间不好控制，讲课之前已经预留了4分钟的时间调整，实际操作发现学生动手实验占用了大量时间，另外，由各种共振现象中总结出受迫振动的规律对于学生来说有一定困难，学生很难一下子说出来，需要教师在课堂上逐步引导。

本节课设计的各个环节还可以继续改进和调整。

比如：实验三——声音的共鸣，可以直接以视频播放的形式展示给学生，有学生解释现象，这样就可以在实验探究缓解节省一定的时间。

还有，本节课的知识点比较简单，配合课前预习的导学案，可以节奏快一些。

再有，生活中的共振现象环节，学生能够说出的现象，配以视频或者图片展示，效果会更好。

学生不能说出的现象，也可以展示视频或者图片，有学生来解释现象。

当然，这都需要任课教师在课前做大量的准备工作。

总之，要想上好这节课，需要充分了解学生的情况，对于课上可能出现的各种情况，做好充分的准备，最好有较详细地预案。

这样在课堂上才能快速、及时的处理各种“意外”，提高课堂效率。

11、5外力作用下物体的振动的教学设计教学目标：知识与技能：1.通过实验认识受迫振动的特点；2.知道共振发生的条件以及应用共振和防止共振的事例和方法。

过程与方法：通过对受迫振动频率与驱动力频率关系定性和定量的探究，培养学生物理学习方法。

情感态度价值观：1.通过应用共振处理毛毛虫的分析，培养学生的环保意识；2.通过共振的应用与防止，培养学生理论联系实际，并深深感受物理来源于生活有应用于生活。

教学重点：1.受迫振动频率与驱动力频率关系；2.共振的条件即f驱= f固教学难点：受迫振动的频率与驱动力频率的关系教学方法：讨论法、探究法、讲授法教学仪器：共振摆、弹簧振子、多媒体课件课时安排：一课时教学过程：环节一：复习回顾教师提问：1.简谐运动中能量如何变化？2.简谐振动的能量与什么有关？学生回答：动能与势能相互转换；简谐运动的能量与振幅有关【设计意图】回顾已学内容，为新知识的学习做铺垫。

环节二：多元互动，学习新知教师演示：演示实验1：振子自由振动提出固有周期和固有频率学生观察：固有周期和固有频率教师提问：实际生活中振子的运动最终会停止，振幅会如何变化？学生回答：振幅变小教师提出这种运动为阻尼振动。

一、阻尼振动1、阻尼振动：振幅逐渐减小的振动2、阻尼振动的图像：3、振动系统受到的阻尼越大，振幅减小得越快，阻尼过大时，系统将不能发生振动。

4、实际的自由振动一定是阻尼振动【设计意图】通过实验学生直观感受阻尼振动的现象，通过学生独立完成阻尼振动图像，培养学生独立自主学习能力，同时加强师生、生生交流。

教师播放视频前，提醒学生观看视频时需要关注的地方：姑娘为什么越荡越高？学生观看视频: 《荡秋千的姑娘》，讨论思考教师提问学生回答：荡秋千的姑娘不断蹲起给秋千输入能量使秋千越荡越高。

教师提出这种不断有外界驱动的振动为受迫振动【设计意图】通过轻松愉快的视频，不仅培养学生观察能力，同时激发学生勇敢、竞争的情感意识，使学生在轻松气氛中学有收获。

《外力作用下的振动》教学设计广西师范大学附属中学蒋黎萍【课题】外力作用下的振动【教材】人民教育出版社《物理》选修3-4第十一章第五节【课型】新授课【课时】1课时【教材分析】内容分析“外力作用下的振动”是人教版普通高中物理课程标准实验教科书《物理》选修3-4第十一章机械振动第5节内容。

本节以“外力作用下的振动”为标题，介绍了“阻尼振动”“受迫振动”“共振”的概念。

教材的地位及新旧教材的对比在内容安排上与老教材有较大的变化，这样做不仅可以使学生认识到阻尼振动、受迫振动和共振都属于外力作用下的振动，而且有利于学生对振动分类的理解。

教材首先介绍了振动物体的固有频率的概念，再从能量的角度分析阻尼振动，进而通过实验探究了受迫振动的频率与驱动力频率的关系，最后利用实验探究了受迫振动的振幅与驱动力频率的关系，从而认识了共振现象。

在教学中我深入挖掘教材资源，充分发挥探究实验的作用，让学生亲身经历实验探究的过程，让学生清楚地认识阻尼振动的振幅减小的过程，观察物体在做受迫振动时其频率跟驱动力频率的关系，以及受迫振动的频率与物体固有频率接近时振动的特点，达到了较好的教学效果【学生学情分析】1.学生已经具备的知识准备有：机械振动、简谐运动、单摆的思想分析方法。

2.学生的障碍：分析简谐运动的模型时，思路不清晰。

【教学目标】1、知识与技能知道阻尼振动及阻尼振动中能量的转化情况；知道受迫振动，知道受迫振动的频率等于驱动力的频率；知道共振以及发生共振的条件，知道共振的应用和防止。

2、过程与方法通过对阻尼振动、受迫振动和共振现象的实验探究和实例分析，培养学生的观察分析能力；了解共振在实际中的应用和防止，提高理论联系实际的能力。

3、情感态度与价值观通过受迫振动和共振的教学，认识内因和外因的辩证关系；通过共振的应用和防止的教学，渗透一分为二的辩证法观点。

【重点难点】本节重点：阻尼振动、受迫振动、共振及产生共振的条件本节难点：物体是否能发生共振决定于驱动力的频率与物体固有频率的大小关系，与驱动力大小无关；当f驱＝f固时，物体做受迫振动的振幅最大。

11、5外力作用下物体的振动的教学设计一、教材分析本节课先介绍固有频率的概念，然后通过实验分析了阻尼振动，并介绍了受迫振动，通过实验，探究了受迫振动的频率与驱动力的频率的关系以及受迫振动的振幅与频率的关系，分析了共振现象产生的条件，并介绍了共振的危害与应用。

二、学情分析在本节课之前，学生已经学习了弹簧振子和单摆，并探究了单摆的周期的影响因素，对简谐振动有了较深入的认识；同时，在实际的生活中，他们已经对一些受迫振动的现象有一定的感性认识。

对高三学生来说，已经具备了一定的分析、概括的能力；同时，他们普遍对解释生活中的现象和实验比较感兴趣。

三、教学目标（一）知识与技能1.知道固有频率的概念；2.通过实验，认识阻尼振动的特点和认识受迫振动的特点；3.知道共振现象产生的条件，了解共振现象的危害和应用。

（二）过程与方法通过实验，培养学生的观察能力和分析能力。

（三）情感、态度与价值观1.通过交流讨论生活中的受迫振动现象，让学生体会生活中存在物理；2.通过介绍共振的应用，让学生增强理论联系实际的意识，增强实践意识。

四、重点难点重点：受迫振动的频率、振幅与驱动力的频率的关系，共振；难点：受迫振动的振幅与驱动力频率的关系。

五、教法学法（一）教法1.悬念法：新课的导入；2.讲授法：讲授固有频率、阻尼振动、受迫振动和共振的概念；3.实验法：演示阻尼振动、探究受迫振动的特点；4.引导法：引导学生归纳出阻尼振动和受迫振动的特点，分析共振产生的条件。

（二）学法1.交流讨论：举出生活中的受迫振动的例子；2.归纳总结：归纳出阻尼振动和受迫振动的特点，分析共振产生的条件。

六、教学过程。

11.5外力作用下的振动教学目标知识与技能（1）能从能量的观点分析阻尼振动产生的原因（2）掌握受迫振动的概念。

探究受迫振动的频率与驱动力的频率的关系（3）理解共振的概念及产生条件，知道常见的共振的应用和危害过程与方法：通过实验探究受迫振动频率与驱动力频率及共振条件情感态度与价值观体会物理与生活的紧密联系，培养热爱生活的情趣教学重点难点重点：1.什么是受迫振动.2.什么是共振及产生共振的条件难点：1.物体发生共振决定于驱动力的频率与物体固有频率的关系，与驱动力大小无关.2.当f驱＝ｆ固时，物体做受迫振动的振幅最大四、学情分析.1、教学中应该充分发挥实验的作用，使学生理解物体在做受迫振动时其频率跟驱动力频率的关系，以及受迫振动的频率与物体固有频率接近时，振动的特点.2．在做共振实验时，也可以用如下的实验代替课本中图9-33的实验。

即在同一块薄木板上固定许多长度不同，但质地、粗细相同的小木棒，振动其中的一个，观察其他小木棒哪一个振动得最剧烈。

3．注意引导学生多思考一下共振在实际中的应用(如乐器的共鸣箱等)以及避免共振的做法，培养学生理论联系实际的能力和习惯。

五、教学方法实验、讨论六、课前准备弹簧振子、受迫振动演示仪、摆的共振演示器七、课时安排1课时八、教学过程（一）预习检查、总结疑惑（二）情景引入、展示目标现场演示弹簧振子的运动，提出问题：弹簧振子为什么会停下来而不一直运动下去？那么如何才能让它永不停息的运动呢？（三）合作探究、精讲点播学生带着上述问题阅读课本内容。

（给予学生2-3分钟时间）现在以弹簧振子为例讨论一下简谐运动的能量问题。

问：振子从B向O运动过程中，它的能量是怎样变化的？引导学生答出弹性势能减少，动能增加。

问：振子从O向C运动过程中能量如何变化？振子由C向O、又由O向B运动的过程中，能量又是如何变化的？问：振子在振动过程中总的机械能如何变化？引导学生运用机械能守恒定律，得出在不计阻力作用的情况下，总机械能保持不变。