《2.6 受迫振动 共振》教案〖教材分析〗本节内容安排在弹簧振子和单摆这两个理想的简谐运动模型之后，并已经讲述了关于描述振动的物理量，为认识
受迫振动做好铺垫。教材在编排上，从生活情境入手，以推动秋千的场景展开本节的序幕，引出一连串关于受迫振动的问题。紧接着通过实验，了解
受迫振动的频率与驱动力频率的关系，以及影响受迫振动振幅的因素。由此提出共振现象和共振现象的利用与防止。因此本节是与前几节理想振动模
型的对比与拓展。在内容安排上，教材将阻尼振动、受迫振动、共振三个核心概念放在一起，帮助学生从理想过渡到更为实际的振动认识，并进一步
深化对振动的频率、振幅以及能量转化的理解，最后在科学漫步部分，分析了港珠澳大桥中的阻尼器在共振防止中的应用，让学生感受这些成就背后
的中国力量。因此，本节内容让学生对振动这种普遍的运动形式有了更科学全面的认识，进一步加深了学生对力与运动、能量关系的理解。985学
习网 https://www.985xuexi.com/〖教学目标与核心素养〗物理观念∶知道固有振动、阻尼振动、受迫振动和共振的概
念。科学思维∶能够从能量的变化角度来分析阻尼振动。科学探究：通过实验探究受迫振动的频率以及振幅的特征。科学态度与责任∶通过实验探究
激发学生的求知欲与创新精神，培养学生的动手能力和合作意识。介绍我国在防止共振方面的先进技术，提升民族自豪感。〖教学重点与难点〗教学
重点：受迫振动时其频率跟驱动力频率的关系，共振。教学难点：受迫振动时其频率跟驱动力频率的关系。〖教学方法〗教师启发引导与探究法相结
合，并辅以问题法、演示法、归纳法等。〖教学准备〗龙洗、单摆振动图像演示器、往复驱动电机、弹簧振子、共振演示器、多功能振动探究装置、
电脑（显示传感器数据）。〖教学过程〗一、新课引入往龙洗中倒入清水，用手掌慢慢摩擦盆耳，盆就会发出嗡嗡声，到一定节奏时还会溅起层层水
花。为什么？现象引发学生思考，开启新课教学。 二、新课教学提问：什么是简谐运动？回答：像弹簧振子，单摆这种振动图像是正弦曲线的运动
叫简谐运动。提问：根据简谐运动的特点，引入哪些物理量来描述它？回答：周期、频率和振幅。在没有外力干预时，简谐运动的周期和频率与振幅
无关，仅由系统自身的性质决定，比如单摆的频率只跟它的摆长有关。（一）固有振动：振动系统不受外力作用的振动。1、固有频率：物体固有振
动时的频率。提问：实际生活中的振动振幅如何变化？回答：现实生活中，由于空气阻力和摩擦力的阻碍作用，弹簧振子的振幅会越来越小，把这种
振动叫做阻尼振动。（二）阻尼振动：振幅逐渐减小的振动1、振动系统能量衰减的两种方式一种是由于振动系统受到摩擦阻力的作用，使振动系统
的机械能逐渐转化为内能，例如单摆运动时受到空气的阻力；另一种是由于振动系统引起邻近介质中各质点的振动，使能量向四周辐射出去，从而自
身机械能减少，例如音叉发声时，一部分机械能随声波辐射到周围空间，导致音叉振幅减小。提问：怎样才能使系统持续振动？回答：最简单的办法
是使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，使系统的振动维持下去。最简单的办法就是给系统施加一个周期性的外
力。（三）受迫振动：振动系统在周期性外力作用下的振动1、驱动力：周期性的外力叫作驱动力2、受迫振动的频率f迫实验探究实验探究1——
探究受迫振动的频率f迫仪器介绍：小球在电机提供的驱动力的作用下做受迫振动。观察实验：调高电机转速，发现小球振动频率变大。猜想与假设
：小球受迫振动的频率应该等于电机驱动力的频率。设计与进行实验：同学分组分别数在相同时间内电机的转动次数和小球完成全振动的次数。任务
一：从1开始数次数低速下的次数高速下的次数电机转动次数小球振动次数实验结论：相同时间内两者次数相等，即受迫振动的频率等于驱动力频率
，而驱动力频率跟系统固有频率无关，所以受迫振动频率就跟固有频率无关与固有频率无关。3、受迫振动的振幅实验探究实验探究2——利用单摆
探究受迫振动的振幅仪器介绍：在最边上的金属小球提供的驱动力通过上方金属片的作用带动A、B、C、D、E五个黄色塑料小球做受迫振动。改
变金属小球的摆长可以改变驱动力的频率。学生探究：让金属小球的摆长分别等于旁边标有刻度这5个黄色小球的摆长，并在学案上记录每种情况下
哪个小球的振幅最大。温馨提示：（1）每次实验前，可以用书籍挡住小球让小球处于静止状态；（2）让小球在同一竖直平面内摆动，切记：不要
撞到支架，也不要用手拨动金属片。任务二：填写振幅最大的小球编号金属小球的摆长L驱=LAL驱=LBL驱=LCL驱=LDL驱=LE振幅
最大的小球实验结论：当提供驱动力的金属小球的摆长等于它对应的黄色小球的摆长时，振幅就最大。实验探究3——利用传感器探究受迫振动的振
幅仪器介绍：红绿蓝三个小球在电机提供的驱动力的作用下做受迫振动。光电门1，2，3分别测量的是红绿蓝三个小球的固有周期。光电门4测量
的是电机的驱动力周期。实验任务：启动电机，并逐渐减小驱动力的周期，也就是增大驱动力的频率。请同学们观察三个小球的振幅变化。现象：当
驱动力频率接近小球固有频率过程中，小球的振幅越来越大，当驱动力频率等于小球固有频率时振幅最大。实验结论：可以看出驱动力频率与小球固
有频率相差越大，振幅越小。当驱动力频率等于固有视频时，振幅最大。画出图像如下图所示。实验结论：驱动力频率等于固有视频时，振幅最大。
4、共振当驱动力的频率等于固有频率时，物体做受迫振动的振幅最大，这种现象叫做共振。（1）共振的条件：驱动力频率等于系统的固有频率（
2）共振的应用实例（2）共振的防止实例对课前龙洗现象的解释：盆耳驱动力频率和铜盆固有频率相同时，产生共振引起大幅度的水波，水波之间
相互作用便产生了翻江倒海的景象。课堂小结〖板书设计〗2.6 受迫振动 共振〖课后作业〗完成书本课后习题。〖教学反思〗本节课的教学中
关于共振现象的理解难度在于受迫振动振幅与驱动力频率的关系。前面实验结论中说：物体做受迫振动达到稳定后，物体振动的频率等于驱动力的频
率，与物体的固有频率无关。这几个频率关系容易混乱。教学时应重点在把实验现在可视化上下功夫。此外，创新和探究性思维是学生学好物理的灵
魂所在，通过提供的实验器材学生自主探究受迫振动振幅的特征，更能提高他们的自主能动性，发挥学生的主体性作用，教师只需要从旁在操作过程中进行指导帮助他们完成实验即可，最大程度上减小了填鸭式教学。985学习网 https://www.985xuexi.com/ |
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