内容分析
“外力作用下的振动”是人教版高中物理中的一课教学内容,其属于“力学”范围内的相关知识,主要包括阻尼振动、受迫振动、共振等概念,从而帮助学生理解外力作用下的振动产生的物理现象。
设计理念
在核心素养视域下针对“外力作用下的振动”这一课的教学设计,我主要是以教材内容为基点,以演示实验作为主要方法,在演示实验中引导学生观察和思考,接下来再让学生以探究实验的方式来强化对于知识点的理解,帮助其深刻理解相关内容。
教学目标
理解阻尼振动、受迫振动和共振的概念,以及其中包含的小知识点;
理解共振发生的条件;
引导学生能够用一分为二的思想来研究共振,应用共振;
培养学生良好的物理逻辑思维和应用能力
教学重难点
受迫振动的概念以共振产生的条件
教学过程
新课导入
师:[借助多媒体给学生播放演示实验视频——用受迫振动仪展示音量大小的变化]同学们,通过此视频大家看到了怎样的物理现象?产生这种现象的原因是什么?请同学们大胆猜测。
生:学生分析并自由回答
师:同学们的猜测还是很准确的,的确是与振动有关,外力作用的振动给音量大小带来了影响,那么这种振动有哪些规律呢?这是我们本节课要研究的内容。师:出示图片,提出问题——该运动中振幅、固有周期和能量之间的变化关系是怎样的?哪些物理量是不变的?生:学生回顾旧知识展开思考,得出固有周期与振幅无关,能量与振幅有关的结论。
【设计意图】通过引入生活中的情境来吸引学生的关注,为接下来的探究实验奠定基础。之后再引导学生回顾旧知识点,通过物理模型来展开深层思考。
新课传授
师:[讲解阻尼振动]下图是用角度传感器传输出的位移随时间变的图像,通过观察图像你能发现那些现象?生:振幅在不断减小
师:那振幅减小时固有周期和能量有什么变化?
生:通过观察得出结论
师:[小结]阻尼振动的固有周期是不变的,能量与振幅之间呈现正比变化的关系
【设计意图】通过演示实验来引导学生观察阻尼振动的现象,并且在物理实验模型中得出结论,引入“外力作用下的振动”这一知识点。
实验探究
师:刚才我们通过实验观察到小球的振幅在不断减小,最后会停下,如果想要得到持续的振动可以怎样做?
生:提出猜想——可能要增加一个外力作用
师:按照同学们所说,在小球即将停下时增加一个外力作用可以继续保持振动状态,大家猜想的依据是什么呢?请列举一些生活实际来说明
生:荡秋千,机器底座的振动等......
师:没错,这种生活中的现象其实用物理语言来解释就是受迫振动,接下来我们来研究其主要影响因素
生:以小组合作的形式展开探究实验——弹簧和重物,观察实验现象,做好实验记录,在实验之后汇报结果,阐述想法
师:[小结]肯定学生,并指出受迫振动的周期由驱动力周期决定
生:学生独立完成“受迫振动周期与驱动力周期”关系的实验(如图),深刻体会这一道理
师:通过演示实验来引导学生观察和思考受迫振动的振幅与哪些因素相关
生:学生观察实验现象大胆阐述自己的想法
师:根据学生的观察结果进行总结
【设计意图】通过物理现象和物理模型来引发学生的主动思考,接下来让学生通过小组合作完成探究实验来深化对于知识点的理解。
拓展延伸
师:刚才我们研究了一系列的外力作用下的振动相关内容,在上述内容中有一种特殊现象是驱动力与物体固有频率相等,这种情况下的现象叫做共振[出示振幅对驱动力频率变化的图像]
生:观察图像并尝试动手画图
师:其实在我们生活中也有很多的共振现象,同学们能否根据本节课学习的内容并结合自己的生活经验来列举出一些共振现象?并简要说明物理原理
生:展开思考和研究,说出一些生活中的共振现象,并且说明理由
【设计意图】通过引导学生观察共振实验并且尝试动手画图来培养学生观察和分析的能力,同时通过提出生活化的问题深化学生对知识点的理解,让其感受物理和生活之间的密切关系,有效培养学生的物理思维和学习兴趣,保持学生的探索欲望,帮助其理解物理的本质。
课堂总结
师:带领学生一同来回顾本节课的重要知识点,帮助学生巩固知识内容并且查漏补缺,同时培养学生概括和总结的能力,促进学生的全面发展。
教学反思
此次“外力作用下的振动”教学设计总体上贴合了核心素养视域下的教学要求,给学生提供了自主思考与实践探究的机会,让其在参与实验的过程中获得了很大的收获,充分将理论教学和实验教学进行了紧密地结合,为学生的学习和成长提供了重要的保障。在今后的教学设计中,可以融入一些趣味实验内容,以此来保持学生对实验参与的热情,更加有效地提升学生的物理综合素养。