作者簡(jiǎn)介:駱加林,中共黨員,廣西師范大學(xué)附屬中學(xué)教師,中學(xué)高級(jí)教師,桂林市中小學(xué)骨干教師,廣西優(yōu)秀物理教師,桂林市優(yōu)秀物理教師。主持了一個(gè)區(qū)級(jí)課題,并已順利結(jié)題;在核心期刊發(fā)表了多篇論文。座右銘:“踏實(shí)工作,用心做事,在平凡的工作中鑄就不平凡的人生”。
外力作用下的振動(dòng)包括阻尼振動(dòng)、受迫振動(dòng)和共振。做阻尼振動(dòng)的物體如果有周期性外力來(lái)補(bǔ)充損失的機(jī)械能,那物體就可以持續(xù)的振動(dòng)下去,這就是受迫振動(dòng);做受迫振動(dòng)的物體如果驅(qū)動(dòng)力的頻率和固有頻率相等,那受迫振動(dòng)的振幅就可以達(dá)到最大,這就是共振現(xiàn)象。利用它們之間的內(nèi)在聯(lián)系,在引入時(shí)可以設(shè)置一些精巧的問(wèn)題,作為對(duì)學(xué)生思維的引領(lǐng),既可以使提問(wèn)的更有針對(duì)性,也可以提高課堂教學(xué)的效率。
本節(jié)課按照思維課堂的流程展開(kāi),突出思維課堂的特征,以學(xué)生為主體,以問(wèn)題為導(dǎo)向,側(cè)重過(guò)程分析和實(shí)驗(yàn),認(rèn)真落實(shí)核心素養(yǎng)的培養(yǎng),是一節(jié)成功的課。
一 創(chuàng)情景,引沖突
(一)先做課前實(shí)驗(yàn)演示:聲音的共振
教師用兩個(gè)帶共鳴箱的音叉和一個(gè)乒乓球做實(shí)驗(yàn),敲擊左邊的音叉,讓學(xué)生觀察與右邊音叉接觸的乒乓球有什么反應(yīng)?學(xué)生發(fā)現(xiàn)乒乓球振動(dòng)起來(lái)了,讓學(xué)生思考,敲擊左邊的音叉,為什么右邊音叉引起乒乓球振動(dòng)?
(二)再展示四個(gè)情景,給學(xué)生思考與討論
(1)農(nóng)婦吹笛殺毛蟲(chóng)(2)騎兵齊步斷橋梁(3)跨海大橋因風(fēng)倒(4)手搓魚洗水跳躍。
(1).美國(guó)有一農(nóng)場(chǎng)農(nóng)婦,習(xí)慣于用吹笛的方式招呼丈夫回家吃飯,可當(dāng)她有一次吹笛時(shí),居然發(fā)現(xiàn)樹(shù)上的毛毛蟲(chóng)紛紛墜地而死,驚訝之余,她到自己的果園吹了幾個(gè)小時(shí),一下子將果樹(shù)上的毛毛蟲(chóng)收拾的一干二凈,這是怎么回事呢?
(2).1831年,一隊(duì)騎兵通過(guò)曼徹斯特附近的一座便橋時(shí),由于馬蹄節(jié)奏整齊,橋梁發(fā)生斷裂,原因是什么?
(3).1940年,美國(guó)的全長(zhǎng)860米的塔柯姆大橋,在建成后的幾個(gè)月就因風(fēng)而倒塌,是什么原理?
(4).古代的魚洗,兩手摩擦盆的兩耳,水會(huì)跳躍,這是為何?
二 問(wèn)題導(dǎo),共學(xué)習(xí)
(一)在學(xué)習(xí)阻尼振動(dòng)時(shí),教師先演示彈簧振子的振動(dòng),學(xué)生發(fā)現(xiàn)振子很快可以停下來(lái),說(shuō)明振幅不斷減小,讓學(xué)生思考是什么原因引起的,教師以此引入阻尼振動(dòng)的概念,進(jìn)而引導(dǎo)學(xué)生觀察阻尼振動(dòng)的圖像視頻,總結(jié)出阻尼振動(dòng)的特點(diǎn):振幅減小,但是周期和頻率不變。
(二)在學(xué)習(xí)受迫振動(dòng)時(shí),教師借阻尼振動(dòng)的演示實(shí)驗(yàn)提問(wèn)學(xué)生,怎樣才能得到持續(xù)的振動(dòng)呢?教師通過(guò)類比蕩秋千,引導(dǎo)學(xué)生得出要施加外力補(bǔ)充損失的機(jī)械能,教師由此引出受迫振動(dòng)的概念,并且讓學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)觀察得出受迫振動(dòng)的規(guī)律:受迫振動(dòng)的頻率等于驅(qū)動(dòng)力的頻率,與固有頻率無(wú)關(guān)。
(三)講完受迫振動(dòng)的概念以后,教師請(qǐng)學(xué)生舉出自己見(jiàn)過(guò)的受迫振動(dòng)的實(shí)例,讓其他學(xué)生進(jìn)行分析和討論舉出的例子是不是受迫振動(dòng),是否符合受迫振動(dòng)的特征。
(四)講到共振時(shí),教師先提問(wèn)做受迫振動(dòng)的物體什么時(shí)候振幅最大,然后演示兩個(gè)彈簧振子在改變驅(qū)動(dòng)力的頻率時(shí)逐漸發(fā)生振幅最大的情況,以此引出共振的概念,并且引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)出共振的條件:驅(qū)動(dòng)力的頻率等于固有頻率。
接下來(lái)教師演示共振擺實(shí)驗(yàn),先讓a擺動(dòng),教師引導(dǎo)學(xué)生觀察,其余三個(gè)擺做什么運(yùn)動(dòng)?周期有什么特點(diǎn)?振幅最大的那個(gè)擺和a擺有什么內(nèi)在聯(lián)系?其余三個(gè)擺都做受迫振動(dòng),而且周期與a的振動(dòng)周期相同,但是與a擺長(zhǎng)相同的c擺振幅最大,由此驗(yàn)證了共振的條件:驅(qū)動(dòng)力的頻率等于固有頻率。
三 展評(píng)價(jià),促反思
(一)教師先引導(dǎo)學(xué)生思考課前演示的聲音的共振的原理是什么??jī)蓚€(gè)音叉的頻率相同,敲擊左邊的音叉時(shí),右邊的音叉發(fā)生了共振,從而引起了乒乓球的受迫振動(dòng)。
(二)教師再讓學(xué)生解答課前展示的那幾個(gè)思考與討論,做到前后呼應(yīng),讓學(xué)生分享自己的想法,此時(shí)學(xué)生對(duì)共振的特點(diǎn)已有所認(rèn)識(shí),基本上能從共振的角度去分析問(wèn)題了。
(1)農(nóng)婦吹笛殺毛蟲(chóng):笛子發(fā)出的聲音引起毛毛蟲(chóng)內(nèi)臟發(fā)生劇烈共振而死亡。
(2)騎兵齊步斷橋梁:步伐整齊,接近橋梁的固有周期,從而引起共振(因而軍隊(duì)過(guò)橋要便步走,,火車過(guò)橋慢行,以防止共振)。
(3)跨海大橋因風(fēng)倒:因風(fēng)共振而倒塌.(播放新聞報(bào)道,讓學(xué)生了解伏爾加大橋變形的原因,使物理走進(jìn)生活)。
(4)手搓魚洗水跳躍:手摩擦的頻率和水的固有頻率接近,從而導(dǎo)致水發(fā)生共振而跳躍起來(lái)。
讓學(xué)生觀看魚洗使用的視頻,了解魚洗的原理,增加趣味性。
四 會(huì)遷移,能應(yīng)用
(一)教師用PPT展示問(wèn)題:洗衣機(jī)把衣服脫水完畢切斷電源后,電動(dòng)機(jī)由于慣性還要轉(zhuǎn)一會(huì)兒才能停下來(lái),在這個(gè)過(guò)程中,洗衣機(jī)的振動(dòng)劇烈程度有變化,其中有一陣子最劇烈,試?yán)帽竟?jié)課的知識(shí)分析引起這一現(xiàn)象的原因?
受到前面幾個(gè)問(wèn)題的啟發(fā),學(xué)生對(duì)共振已經(jīng)有較好的認(rèn)識(shí),非常準(zhǔn)確地解釋了洗衣機(jī)脫水過(guò)程突然劇烈振動(dòng)的原因:電動(dòng)機(jī)減速過(guò)程有個(gè)時(shí)刻頻率和洗衣機(jī)的固有頻率接近,發(fā)生了共振,故而發(fā)生劇烈振動(dòng)。
(二)在學(xué)習(xí)共振的應(yīng)用和防止時(shí),教師先讓學(xué)生觀察共振曲線的特點(diǎn),進(jìn)而提出,要利用共振和防止共振,應(yīng)該各怎么辦?學(xué)生總結(jié)得到:利用共振要驅(qū)動(dòng)力頻率接近或等于固有頻率,要防止共振,驅(qū)動(dòng)力頻率與固有頻率不同,而且相差越大越好。
教師讓學(xué)生觀看共振篩的視頻,了解其構(gòu)造,然后讓學(xué)生來(lái)敘述其工作原理是什么?
本節(jié)課素材豐富,結(jié)構(gòu)完整,具備思維課堂的特征。整個(gè)教學(xué)過(guò)程有實(shí)驗(yàn)支撐,有視頻補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)的短板,有趣有味,學(xué)生收獲頗多,凸顯景中引疑、疑中導(dǎo)問(wèn)、問(wèn)后引思,達(dá)到了較好的教學(xué)效果。
作者單位 廣西師范大學(xué)附屬中學(xué)