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(共25张PPT)
2.6 受迫振动 共振
教师：
学校：
O1
教材分析
O2
O3
O4
O5
学情分析
O6
实验设计思路及创新
实验教学目标
实验内容
实验效果评价
2.6 受迫振动 共振
教材分析
01
一、教材分析
从理想到实际
简谐运动 外力作用下的振动
多个物理概念
固有频率、阻尼振动、驱动力、受迫振动、共振……
丰富实验内容
课标要求：通过实验认识受迫振动的特点、了解共振现象产生的条件
人教2019版选择性必修一第二章第6节
学情分析
02
二、学情分析
1.学生已有的知识：通过本章前几节内容的学习，学生具备了分别从运动学角度、动力学角度和能量角度认识简谐运动特征的能力，对机械振动的概念比较了解，知道影响弹簧振子周期的因素。
2.学生的认知特点及困难：本节从简谐运动的理想模型过渡到外力作用下的实际运动，难点在于区分固有频率、驱动力频率和受迫振动的频率，这也是认识共振现象的前提。
实验教学目标
03
三、实验教学目标
1．物理观念：认识固有频率、驱动力频率与受迫振动频率之间的区别与联系；从能量角度理解阻尼振动；了解产生共振的条件，认识共振是受迫振动的一种特殊情况。
2．科学思维：通过不同外力作用下振动现象的研究，培养学生从运动学、动力学和能量观点综合分析机械振动现象的科学思维；
3．科学探究：通过从现象提出猜想到定量实验最后通过实验数据总结规律生成结论的过程，培养学生自主探究的能力；
4．科学态度与责任：经历科学探究从数据走向实验结论的过程，领略实验是解决物理问题的一种基本途径，培养学生实事求是的科学态度。
基于物理核心素养和新课程理念，将本实验的教学目标制定如下：
实验设计思路及创新
04
四、实验设计思路与创新
2.实验过程中连续记录的物理量随时间变化的图像更加生动地反映了物理规律
数据采集器
传感器
计算机
1.紧扣教材 实验现象 概念生成
(phyphox)
实验教学过程
05
五、实验教学内容
1.描绘阻尼振动的a-t图
教材：
测自由落体加速度
简谐运动的
回复力F=-kx，
a-t图可以反映振动图像
改变阻力得到不同情景下的阻尼振动的a-t图
周期不随振幅的减小而变化
T
振幅衰减的不明显
在水中振动的a-t图
教材上的阻尼振动图像
对 比
在水中振动
概念生成固有频率
电磁打点计时器
启发：受迫振动频率与驱动力频率的关系？
教材：驱动力频率与受迫振动频率均由学生数数获得——
既不准确又容易混淆
如何更准确地分别测量驱动力频率与振子做受迫振动的频率呢？
振片做
受迫振动
2.探究受迫振动的频率与驱动力频率的关系
教材上的实验装置
从阻力到
驱动力
从阻尼振动到受迫振动
转速可调电动机：提供驱动力
手机：测量受迫振动的频率
转速计：测量电动机转速
改进的实验装置
2.探究受迫振动的频率与驱动力频率的关系
驱动力的频率与受迫振动频率分别由两种定量方式测得，更准确且不易混淆。
2.探究受迫振动的频率与驱动力频率的关系
实验时，两部手机同时投屏，方便对比和记录数据
实验时记录的数据
生成 结论
隐藏一列数据设置单位换算
大量的实验都证实：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。
展开数据进行对比
3.探究受迫振动的振幅与驱动力频率的关系
固定一个刻度尺和指针
用频闪照片记录振幅
实验观察到的现象：
手机振幅发生变化，有段时间手机振动得很剧烈
启发：受迫振动的振幅与驱动力频率的关系
实验验证
课堂上拍摄的频闪照片
驱动力频率2.50Hz，振幅0.8cm
驱动力频率3.42Hz，振幅4.0cm
驱动力频率3.97Hz，振幅2.2cm
驱动力频率4.90Hz，振幅0.8cm
频闪照片
驱动力频率2.52Hz，振幅0.8cm
驱动力频率2.78Hz，振幅0.9cm
驱动力频率2.87Hz，振幅1.1cm
驱动力频率3.08Hz，振幅2.0cm
频闪照片
驱动力频率3.23Hz，振幅2.3cm
驱动力频率3.63Hz，振幅10.4cm
驱动力频率3.90Hz，振幅3.1cm
驱动力频率3.55Hz，振幅5.1cm
频闪照片
驱动力频率3.97Hz，振幅2.1cm
驱动力频率4.45Hz，振幅1.0cm
驱动力频率4.27Hz，振幅1.0cm
驱动力频率（Hz） 振幅
（cm）
2.52 0.8
2.78 0.9
2.87 1.1
3.08 2.0
3.23 2.3
驱动力频率（Hz） 振幅
（cm）
3.55 5.1
3.63 10.4
3.90 3.1
3.97 2.1
4.27 1.1
驱动力频率（Hz） 振幅
（cm）
4.45 1.0
3.42 4.1
2.50 0.9
3.97 2.1
4.90 0.8
手机受迫振动振幅随驱动力频率变化关系表
A-f 图
振幅最大的点对应的横坐标有何意义？
生成 结论
4.探究共振条件
近似
等于
1.振幅最大——共振概念
2.图像上振幅最大的横坐标——共振时的驱动力频率
3.手机自由振动传感器的示数——系统的固有频率
4.发生共振现象的条件
课本的图
实验效果评价
06
六、实验效果评价
2．相较于以前的数字实验设备，智能手机每家都有，学生在课堂实验后回去也进行了一些新的尝试：比如用弹簧传感器测量了不同弹簧系统的固有频率以验证弹簧振子的周期公式、利用摆传感器验证单摆的周期公式测量重力加速度等；还有的学生“脑洞大开”，比如在普通的弹簧振子上安装遮光条用光传感器记录现象，或是在振子上吸上强磁球用磁力计传感器记录因振子振动带来的磁感应强度的变化等，并都获得了一些周期性的图像，然而受制于物理量之间的非线性关系，图像不能定量解释物理规律，但这些尝试对于学生无疑是非常有意义的。
智能时代，让我们拥抱创新，生活处处是物理
1．学生通过实验认识到了阻尼振动和受迫振动，了解了共振现象发生的条件；经过教师的引导和启发，学生不断提出猜想并设计实验，他们的科学探究能力得以提高。综上，本实验较完整得完成了本节的教学目标。
谢谢观看！

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