选择性必修 第一册受迫振动共振教学设计

这是一份选择性必修 第一册受迫振动共振教学设计，共5页。
§2.6《受迫振动 共振》
教学目标
1.物理观念
能够区分受迫振动与固有振动的能量来源、频率特性及振幅变化规律。
能够根据共振产生的条件及其特征分析生活中的共振现象。
2.科学思维
能够通过绘制振动图像，对比阻尼振动与受迫振动的振幅、频率差异，构建振动模型。
能够运用控制变量法设计实验方案，探究驱动力频率对振幅的影响，归纳共振曲线的物理规律。
能够分析实例数据（如桥梁振动案例），推理共振发生的条件及避免共振的策略。
3.科学探究
能够通过弹簧振子实验，观察受迫振动频率与驱动力频率的关系，以及驱动力频率变化时振幅的响应现象，记录共振频率的临界值。
能够设计对比实验（如改变系统质量或阻尼），验证共振条件与系统固有频率的关系。
4.科学态度与责任
能够辩证评价共振的利与弊（如乐器共鸣提升音效和机械共振导致结构损坏）。
能够阐释调谐质量阻尼器在高层建筑（如上海中心大厦）中的工作原理，理解其防共振价值。
能够交流并讨论我国建筑中的防共振智慧，增强科技文化自信。
教学重点：根据现象总结受迫振动特点以及共振产生的条件。
教学难点：根据共振的规律如共振曲线来解释生产生活中的现象和解决实际问题。
教学过程
环节1：【玩】感知：真实任务、玩思实验
1.玩游戏：感知手的魔力，水的舞动
2.设问引导：
“为什么用手掌慢慢摩擦盆耳，盆就会放出嗡嗡声，到一定节奏时还会溅起层层水花？”
3.板书课题：2.6受迫振动 共振
环节2：【研】探究：建构模型、探究知识
【研1】概念建构
活动1：阻尼振动与受迫振动（实验演示）
演示1：弹簧振子自由振动（逐渐停止），摆动的秋千最终停止运动

学生观察：振幅衰减现象→引出阻尼振动概念及图像
设问引导：阻尼振动最终要停下来，那么怎样才能产生持续的振动呢？
学生思考：提供周期性的外力，外力对系统做功，补偿系统的能量损失→引出受迫振动的概念
【研2】探究规律
活动2：探究受迫振动的频率与什么因素有关？（分组实验）
实验装置：弹簧振子+电动偏心轮
①记录弹簧振子的固有频率
②接通电源，使钩码做受迫振动，记录驱动力的频率和钩码的振动频率
③改变驱动力的频率，再做记录
记录现象，总结规律：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
活动3：共振现象深度探究（分组实验）
实验突破：寻找共振点
1.实验装置：双线摆演示共振现象
①固定振子固有频率
②缓慢调节驱动力频率，观察振幅峰值
2.绘制共振曲线：共振曲线示意图
3.核心结论：
当f驱=f固时，振幅最大→共振条件
共振峰宽度与系统阻尼有关
环节3：【创1】应用：首尾呼应，迁移创新
1.共振的应用：
（1）测量机器转速的转速计
（2）共振筛
（3）乐器的共鸣箱设计（声音的共振）
（4）微波炉共振加热水分子
（5）地震仪中的减震装置
2.共振的防止：
（1）大桥安装阻尼器
（2）高楼安装调谐质量阻尼器：上海中心大厦的风阻尼器原理
（3）机床底座灌水泥增加阻尼
3.前后呼应，解释“鱼洗”：
4.思辨讨论：
洗衣机脱水时为什么要达到特定转速？
环节4：【创2】反思：反思提升，创造意义
设问引导：
这节课我们收获了什么呢？
引导学生从知识结构，思想方法，责任态度三个方面总结本节课所学内容
环节5：【创3】实践：创新想法，创新作品
教师布置作业
作业分为“基础”“提升”“实践”实现分层次教学和跨学科教学。