《受迫振动 共振》教学设计，本文主要内容关键词为：教学设计论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
一、设计思想
体现新课程理念，通过探索性实验教学的组织和实施，让学生身临其境，以科学研究者的身份，采用“问题—猜想—验证”的方法，主动探索、发现和获取知识，从而激发学生的求知兴趣，培养学生的创造能力。
本课教学设计的主线为：提出问题——科学猜想——实验探索——发现新问题——实验探究——总结规律——实际应用。结合本节课的实验特点，实验方法的教育主要围绕以下几方面进行：①根据猜想确定实验目的，构造实验模型。②分析实验装置，排除干扰因素，发挥实验的纯化作用。③培养观察能力，认识捕捉异常现象的重要性。④设计记录数据的表格。
二、教学过程
1.创设情境，引入课题
【实验】如图1让单摆、弹簧振子自由振动
图1
问题1：忽略空气阻力，则单摆、弹簧振子做什么运动？（简谐运动）
问题2：实际情况呢？
（阻尼振动）
问题3：如何让它们在空气中一直振动下去？
通过讨论和实验演示，揭示课题，得出受迫振动概念。
2.提出问题，科学猜想
问题4：受迫振动有哪些特征量？（频率、振幅）
问题5：影响受迫振动频率的内因和外因是什么？（让弹簧振子做受迫振动）
引导分析：在受迫振动现象中，振动物体自身存在固有频率，这是内因，而其本身受到驱动力做受迫振动，则驱动力是外因。
猜想：受迫振动频率是否与驱动力频率有关？
3.设计实验装置
问题6：研究f[，驱]与f[，受]关系的装置至少有哪些部分组成？（讨论）
问题7：振动系统有哪些？（讨论）
问题8：请分析图2中三种振动系统分别有哪些外界因素影响它们的振动？
图2
学生分析：
A物块与水平间的摩擦力、空气阻力
B空气阻力
C空气阻力
问题9：选择哪一系统作为振动系统？
引导：对于理想振动系统装置，影响它的外界因素应只有驱动力，不应有其他外界干扰因素。而实际上无法排除一切干扰因素，因而我们应选择干扰因素少且弱的振动系统，故选择B系统。
问题10：提供驱动力的系统有什么要求？（f[，驱]有周期性；f[，驱]可变）
教师出示图3实验装置，并介绍驱动力装置，强调跨过滑轮的细绳一端套在唱盘的偏心钉上。（说明：①电唱机也可用“鸿运电扇”代替，但需改装电扇的变速开关。②弹簧振子自制，使其固有频率为45周/分；弹簧可用d=0.7mm左右细铅丝制作，在直径25mm的铁管上密绕160匝左右，稍做淬火处理后退出即成；悬挂物约20g，若固有频率不等于45周/分，酌情调整弹簧匝数或砝码质量即可。）
图3
4.设计数据记录表
问题11：实验中需测定哪些数据？（固有频率f[，0]，驱动力频率f′，受迫振动频率f）
问题12：如何测定频率f？（用秒表测10次全振动的时间t，然后求出f）
问题13：设计数据记录表格？
表1 数据记录表格
5.实验研究
师生共同确定实验步骤并进行实验（提请学生注意：实验过程中除了测定各种频率外，应注意观察其他现象的特征）：
①让弹簧振子做自由振动，请学生测定固有频率f[，0]并记录。
②将细绳从唱盘的偏心轮上脱开，把唱机转速调至16转/分（不必告诉学生），开动唱机，让学生根据唱盘转速测定驱动力的频率f′并记录。
③把悬挂弹簧振子的细线的一端套在唱盘的偏心轮上，开动唱机，让弹簧振子做受迫振动，待稳定后让学生观察振动情况并记录受迫振动频率f。
④将唱机转速分别调至33转/分与78转/分，重做以上实验，记录实验数据。
问题14：从实验数据中发现什么规律？（弹簧振子做受迫振动，频率f等于驱动力的频率f′，与弹簧固有频率f[，0]无关）
6.发现新问题
问题15：实验中，除发现振子受迫振动频率与驱动力的频率关系外，还有其他什么现象？（重做一遍实验，使唱机转速逐渐增大）
问题16：当驱动力频率增大时，振幅怎样变化？（先增大后减小）
问题17：弹簧振子在什么时候振幅最大？（锁定振幅最大时刻，寻找相关因素）
分析：当驱动力频率在33转/分与78转/分之间时，振幅先增大后减小，这说明在此范围内存在一个能使弹簧振子振幅达到最大的频率。
猜想：振幅最大时，驱动力频率f′有可能等于固有频率f[，0]吗？
演示实验：将唱机转速调至45转/分，让学生测出驱动力频率（测出后教师强调该频率恰等于固有频率），然后用它带动弹簧振子做受迫振动，观察现象，发现振幅很快增大，以致我们必须中止实验，以免损坏实验装置。
小结：实验表明，当f′=f[，0]时，振幅最大，猜测正确。
问题18：能否利用图线来描绘共振曲线？（如图4）
图4
7.规律应用
师生共同讨论共振现象，从中引出共振概念，实例分析共振产生的条件及共振的应用和防止。
三、教学流程图
四、教学总结（略）