2.6 受迫振动 共振 教学设计-2026-2027学年高二上学期物理人教版选择性必修第一册

受迫振动　共振 人教版高中物理选择性必修第一册 第二章 机械振动 2.6节 教学设计 一、课题信息 课题：受迫振动　共振（人教版高中物理选择性必修第一册 第二章 机械振动 2.6节） 教学对象：普通高中二年级学生 课时安排：1课时（45分钟） 二、教材分析 本节内容位于选择性必修第一册第二章“机械振动”的末尾，是在学生学习了简谐运动、单摆等典型简谐运动模型之后，对更普遍振动现象（阻尼振动、受迫振动、共振）的拓展认识，是机械振动知识的深化与延伸。 本节以能量和受力两个角度为主线，揭示真实振动中的能量损失与周期性外力驱动，说明受迫振动的频率特点，引出共振现象及其条件。内容密切联系生产生活实际（秋千、桥梁、机器、共振筛等），具有较强的应用性，有利于培养学生用物理知识解释实际现象的能力和辩证思维。 三、学情分析 学生已经掌握简谐运动的概念、描述及能量特征，理解了单摆、弹簧振子等理想模型，具备从受力、能量角度分析振动的基础。 但学生对“无外力时振动会因能量损失而振幅减小”“周期性驱动力维持受迫振动”“驱动力频率与固有频率的关系决定振幅”等内容较为陌生，概念之间容易混淆；对共振现象既有生活体验又常存在误解，需要借助演示实验和问题探究加以澄清。 四、教学目标 （一）物理观念 1. 知道固有振动、阻尼振动、受迫振动的概念，理解它们之间的区别与联系。 2. 理解受迫振动的频率等于驱动力的频率，与物体固有频率无关。 3. 理解共振的概念、发生条件及共振曲线的意义。 （二）科学思维 4. 能用能量观点说明阻尼振动，会从受力角度分析受迫振动与共振现象。 5. 能根据共振曲线解释共振现象，分析共振在生活生产中的应用与防止。 （三）科学探究 6. 通过演示实验和问题探究，认识受迫振动的频率特点和共振现象的发生条件。 （四）科学态度与责任 7. 体会共振现象的广泛应用与危害，增强辩证看待物理现象和防范安全隐患的意识。 五、教学重难点 教学重点： 1. 受迫振动及其频率特点，理解受迫振动频率等于驱动力频率。 2. 共振的概念、发生条件及共振曲线。 教学难点： 1. 理解受迫振动的频率与固有频率无关。 2. 理解共振发生的条件，并能结合共振曲线分析应用与防止。 六、教学方法与教学准备 教学方法： 采用讲授法、演示实验法、问题探究法、讨论法相结合，以“现象—分析—归纳—应用”为主线组织教学，突出学生主体地位。 教学准备： 教师：多媒体课件、受迫振动与共振演示装置（如竖直弹簧振子在电机带动下振动、悬挂多摆长的共振演示器等）、秋千、桥梁晃动等相关图片或视频。 学生：课前观察生活中常见的摆动现象，思考“秋千为什么会越荡越高”。 七、教学过程 环节一：情境导入（约5分钟） 教师展示或播放荡秋千越荡越高、大风中桥梁晃动等生活现象，提出问题：“为什么秋千不加外力会慢慢停下来，而持续用力又能越荡越高？摆动与共振有什么关系？”激发学生兴趣，引出课题。 设计意图：由生活现象创设问题情境，激发探究欲望，明确本节要研究的问题。 环节二：固有振动与阻尼振动（约7分钟） 教师讲解固有振动的概念：振动系统在不受外力作用的条件下，只靠自身内力（弹力、重力等）维持的振动称为固有振动，其频率称为固有频率，由系统本身的性质决定。 教师结合实例（如弹簧振子、单摆）说明：由于要克服阻力做功、系统能量不断减少，振幅逐渐减小，这种振幅随时间减小的振动称为阻尼振动。教师用能量观点解释阻尼振动的成因。 设计意图：从能量角度建立固有振动与阻尼振动的概念，为理解受迫振动奠定基础。 环节三：受迫振动（约10分钟） 教师提出问题：“如果没有阻力，但又想维持振动，怎么办？”引导学生想到需要周期性外力不断补充能量。教师给出受迫振动的概念：振动系统在周期性驱动力作用下的振动称为受迫振动。 教师通过演示实验或动画，引导学生观察受迫振动的频率，归纳得出：物体做受迫振动达到稳定后，其振动频率等于驱动力的频率，与物体的固有频率无关。 设计意图：通过演示与问题探究突破“受迫振动频率等于驱动力频率”这一重点，纠正学生可能的错误认识。 环节四：共振（约10分钟） 教师演示共振实验（如悬挂多个摆长不同摆的共振演示器，摇动横梁使其受迫振动），引导学生观察：当驱动力频率等于某一摆的固有频率时，该摆振幅最大。 师生共同归纳共振的概念与条件：当驱动力的频率等于物体的固有频率时，物体做受迫振动的振幅达到最大，这种现象称为共振；发生条件为 f驱＝f固。 教师介绍共振曲线：表示受迫振动振幅 A 与驱动力频率 f 的关系图像，曲线峰值对应的频率即固有频率 f0，说明驱动力频率越接近固有频率，振幅越大。 设计意图：通过直观演示突破共振条件这一难点，结合共振曲线定量理解振幅与频率的关系。 环节五：共振的应用与防止（约8分钟） 教师介绍共振的应用：共振筛、共振测量（如测定机械固有频率）、乐器共鸣、微波炉加热等。 教师引导学生讨论共振的危害与防止：桥梁、机器等在特定频率下可能发生强烈振动甚至破坏，可通过改变固有频率（如改变质量或结构刚度）或改变驱动力频率来避免共振。结合“塔科马大桥”等实例说明防止共振的重要性。 设计意图：把共振规律与生活生产实际相联系，帮助学生学会应用与防范共振，体现辩证思维。 环节六：课堂小结与作业（约5分钟） 学生回顾本节内容，教师引导归纳：固有振动与阻尼振动；受迫振动及其频率特点；共振的概念、条件与共振曲线；共振的应用与防止。 布置课后任务（详见“十、课后任务”）。 设计意图：梳理知识脉络，形成完整认识，巩固学习成果。 八、学习评价 1. 概念评价：通过课堂提问，判断学生能否正确区分固有振动、阻尼振动、受迫振动，能否说出受迫振动频率的特点。 2. 规律理解评价：通过问题探究和练习，判断学生能否理解共振条件，能否根据共振曲线分析振幅与频率的关系。 3. 应用评价：判断学生能否正确举例说明共振的应用与防止方法。 4. 调整措施：对概念混淆或共振条件理解不清晰的学生，结合演示实验和针对性练习加以纠正；对应用分析薄弱的学生，通过生活实例进行个别辅导。 九、板书设计 受迫振动　共振 一、固有振动、阻尼振动 　　固有频率由系统性质决定；振幅减小（能量减少） 二、受迫振动：在周期性驱动力作用下振动 　　稳定后 f受迫＝f驱，与固有频率无关 三、共振：f驱＝f固时振幅最大 　　共振曲线：A－f 图像，f0 为固有频率 四、应用与防止：应用（共振筛等）；防止（改变固有频率或驱动力频率） 十、课后任务 1. 完成教材“练习与应用”中本节相关练习题。 2. 思考题：荡秋千时为什么在合适的时间用力会使秋千越荡越高？如何避免桥梁发生共振？请结合共振知识加以说明。 十一、课后反思 教学反思应围绕以下要点展开：一是本节几个易混淆概念（固有振动、阻尼振动、受迫振动）是否讲解清晰，学生能否正确区分；二是演示实验是否直观有效，学生能否由此理解受迫振动频率和共振条件；三是学生对共振的应用与防止是否真正掌握，能否举出合理实例；四是时间分配是否合理，是否需要加强共振曲线的分析与应用训练。 学科网（北京）股份有限公司 $