物理选择性必修 第一册生活中的振动教学设计

这是一份物理选择性必修 第一册生活中的振动教学设计，共40页。教案主要包含了创设情境，导入新课，新课教学，问题驱动，学以致用，社会担当，课堂小结，素养升华等内容，欢迎下载使用。
生活中的振动
教学目标
1. 物理观念：了解阻尼振动和阻尼振动的图像，掌握受迫振动的概念，知道受迫振动与驱动力的关系。
2. 科学思维：会分析简谐运动、阻尼振动、受迫振动的特点，能比较它们的异同。
3. 科学探究：通过做受迫振动的实验，了解受迫振动的特点及共振的条件。
4. 科学态度和责任：能分析受迫振动、阻尼振动在生产、生活中的利弊，知道共振的应用与防止。
教学重点：
1.理解并掌握阻尼振动、受迫振动和共振的概念及其特点。
2.认识固有频率、驱动力频率与振动频率之间的区别和联系，了解共振现象的条件及应用。
教学难点：
1.理解并区分固有频率、驱动力频率与振动频率的概念及其相互关系。
2.掌握共振现象的产生条件及其在生活中的应用与防止。
教学过程
【创设情境，导入新课】
教师活动：
同学们好，欢迎大家来到今天的课堂。我是山西省实验中学秦煜德老师，今天我们学习《生活中的振动》。
大家都知道，建筑物越高，遇到的风力越大，高楼有些情况下会发生像图片中一样的摇摆。（播放高楼在大风中晃动图片）
9月份第13号台风“贝碧嘉”登陆上海，是自1949年以来登陆上海的最强台风。台风风力极强，吹断大树，对生产生活造成了极大的影响。（展示台风中上海的实地图片）
但是在台风中，中国第一高楼，世界第三高楼的上海中心，楼体坚挺。那奥秘是什么？今天就让我们来探寻摩天大楼的定海神针？（展示上海中心图片）
学生活动：
观看图片，感受情境，回忆之前台风中相关的新闻报道。
激发学生对于解决问题的兴趣，培养学生对于社会新闻的关注以及社会责任的担当。
观看视频后，学生纷纷分享自己在生活中观察到的类似振动现象，如摇晃的秋千、弦乐器的演奏等，激发对新知识的兴趣。
设计意图：
通过生活实际问题的导入，激发学生对于解决问题的兴趣，培养学生对于社会新闻的关注以及社会责任的担当。为后续理论学习打下兴趣基础，同时也为受迫振动的概念建立直观的感受。
【新课教学，问题驱动】
（一）自由振动和阻尼振动
教师活动：
要想探寻到谜底，我们需要一步步的解决以下的几个问题：
（问题驱动）1. 楼体受到台风的影响会做什么运动？
通过前面视频的演示，大家可以看到楼体在大风中不断的晃动，这是不是振动呢？
解释振动相定义：物体在某一位置附近的往复运动。因此，楼体的运动可以视为机械振动。2. 能否将高楼抽象化为物理模型。
（展示大楼晃动和水平弹簧振子模型对比图）楼体的左右晃动与第一节所学到的水平弹簧振子运动形式非常类似，因此我们可以建立弹簧振子模型来反应大楼的运动。
学生活动：
观察图片，将生活中的具体问题抽象化为物理模型，建立课本知识与生活实际问题的联系。
教师活动：
总结：弹簧振子、单摆做简谐运动，他们振动的周期、频率与振幅无关。这种振动系统不受外力的作用的振动我们叫做自由振动，他们的周期、频率叫做固有周期、固有频率。
提问引发思考：固有振动是不受外力的振动系统，当振动系统受到外力时，将会做什么运动？
（展示生活中的实际现象）在生活中：荡起的秋千，被风吹动的树叶，最终都会停下来，这种振动受到阻力的作用，叫做阻尼振动。那实际情况下受到阻力的振动还有哪些特点呢？学生活动：
回归课本，扎实基础知识。在问题的引导下深入思考，并通过生活中的现象可以给出简单的回答。
实验一：探究阻尼振动振幅变化规律
设计意图：
在学生对于生活现象简单总结后，通过严谨的实验给出详细的验证，体现物理是一门实验科学，培养学生科学探究精神。
教师活动：
根据实验内容总结：1.振幅不断减小的振动叫做阻尼振动。2. 物体做阻尼振动的条件：受到阻力。2. 阻尼振动的振幅不断减小，周期和频率保持不变。4.我们可以得到振幅变化规律的图像：5. 从能量的角度 物体在做阻尼振动的过程中，总机械能逐渐减小，物体位移大小相等时，势能大小相等，但动能与上一次相比将减小。
提问：阻尼振动最终都要停下来，那怎样才能产生持续的振动？
学生活动：
阅读课本，加深对于阻尼振动等相关内容的理解。进一步思考，引发新知。
（二）受迫振动和共振
教师活动：
（展示摇把驱动弹簧振子、电磁打点计时器图片）说明：在物理学中，物体在周期性变化的驱动力作用下的振动叫做受迫振动。电磁打点计时器，振片给振针提供周期性的驱动力，振针就可以在纸带上周期性打点。
实验二：影响受迫振动周期的因素
教师活动：
根据实验内容总结：1. 物体在周期性变化的驱动力作用下的振动叫做受迫振动。2 物体做受迫振动时，振动稳定后的周期（频率）总等于驱动力的周期（频率），与物体的固有周期（固有频率）无关。3. 当驱动力的周期（或频率）与物体的固有周期（或固有频率）相等时，受迫振动的振幅达到最大， 这种现象称为共振 。4.驱动力频率和物体振幅关系图像
学生活动：
观察受迫振动的实验现象，记录下驱动力频率改变时振动特征的变化，理解受迫振动与驱动力频率的关系。
振动现象的利用和危害
教师活动：
（展示图片）解释说明生活中的共振现象的利用：路面破碎机、音叉共鸣箱、鱼洗盆原理、粗测机器振动频率、推秋千的妙招。
（展示图片）解释说明生活中的共振现象的危害：轮船受海浪冲击可能倾覆，塔科马海峡大桥的垮塌。
（展示图片）解释说明生活中阻尼振动的利用和危害：汽车减震器、电表稳定示数、摆钟保养。
学生活动：
积极思考，探讨阻尼振动、受迫振动、共振在日常生活中的影响，举例说明共振在生活中的应用和防止措施。
【学以致用，社会担当】
教师活动：
阻尼振动能够减小振动物体的振幅，那么我们能不能利用阻尼振动的这一特点，设计一个可以减小高楼在台风中的振幅的装置？
实验三：模拟利用阻尼振动减小高楼振幅
学生活动：
学以致用，回答本节课刚开始时提出的问题，动手模拟，感受物理学的魅力。
【课堂小结，素养升华】
教师活动：
总结本节课的核心内容： 今天我们学习了阻尼振动、受迫振动及共振，理解了振动频率的决定因素，特别是共振现象的条件及其在实际生活中的应用与防范。
希望大家能在日常生活中发现更多物理现象，用所学知识去解释它们。
结语：
在这趟探索物理知识与生活紧密交织的旅程终点，我们不仅收获了知识，更深刻体会到了“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行”的真谛。从课堂的理论知识，到矿泉水瓶的模拟，再到摩天大楼的定海神针，每一步都让我们更加坚信，物理学的魅力不仅在于抽象的概念和公式，更在于它们如何生动地融入我们的生活，成为认识、理解世界、改变世界的钥匙。