作者簡介: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。主持了一個區(qū)級課題,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”。
外力作用下的振動包括阻尼振動、受迫振動和共振。做阻尼振動的物體如果有周期性外力來補充損失的機械能,那物體就可以持續(xù)的振動下去,這就是受迫振動;做受迫振動的物體如果驅(qū)動力的頻率和固有頻率相等,那受迫振動的振幅就可以達(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,在引入時可以設(shè)置一些精巧的問題,作為對學(xué)生思維的引領(lǐng),既可以使提問的更有針對性,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,突出思維課堂的特征,以學(xué)生為主體,以問題為導(dǎo)向,側(cè)重過程分析和實驗,認(rèn)真落實核心素養(yǎng)的培養(yǎng),是一節(jié)成功的課。
一 創(chuàng)情景,引沖突
(一)先做課前實驗演示:聲音的共振
教師用兩個帶共鳴箱的音叉和一個乒乓球做實驗,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)乒乓球振動起來了,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?
(二)再展示四個情景,給學(xué)生思考與討論
(1)農(nóng)婦吹笛殺毛蟲(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).美國有一農(nóng)場農(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,居然發(fā)現(xiàn)樹上的毛毛蟲紛紛墜地而死,驚訝之余,她到自己的果園吹了幾個小時,一下子將果樹上的毛毛蟲收拾的一干二凈,這是怎么回事呢?
(2).1831年,一隊騎兵通過曼徹斯特附近的一座便橋時,由于馬蹄節(jié)奏整齊,橋梁發(fā)生斷裂,原因是什么?
(3).1940年,美國的全長860米的塔柯姆大橋,在建成后的幾個月就因風(fēng)而倒塌,是什么原理?
(4).古代的魚洗,兩手摩擦盆的兩耳,水會跳躍,這是為何?
二 問題導(dǎo),共學(xué)習(xí)
(一)在學(xué)習(xí)阻尼振動時,教師先演示彈簧振子的振動,學(xué)生發(fā)現(xiàn)振子很快可以停下來,說明振幅不斷減小,讓學(xué)生思考是什么原因引起的,教師以此引入阻尼振動的概念,進(jìn)而引導(dǎo)學(xué)生觀察阻尼振動的圖像視頻,總結(jié)出阻尼振動的特點:振幅減小,但是周期和頻率不變。
(二)在學(xué)習(xí)受迫振動時,教師借阻尼振動的演示實驗提問學(xué)生,怎樣才能得到持續(xù)的振動呢?教師通過類比蕩秋千,引導(dǎo)學(xué)生得出要施加外力補充損失的機械能,教師由此引出受迫振動的概念,并且讓學(xué)生通過實驗觀察得出受迫振動的規(guī)律:受迫振動的頻率等于驅(qū)動力的頻率,與固有頻率無關(guān)。
(三)講完受迫振動的概念以后,教師請學(xué)生舉出自己見過的受迫振動的實例,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,是否符合受迫振動的特征。
(四)講到共振時,教師先提問做受迫振動的物體什么時候振幅最大,然后演示兩個彈簧振子在改變驅(qū)動力的頻率時逐漸發(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)動力的頻率等于固有頻率。
接下來教師演示共振擺實驗,先讓a擺動,教師引導(dǎo)學(xué)生觀察,其余三個擺做什么運動?周期有什么特點?振幅最大的那個擺和a擺有什么內(nèi)在聯(lián)系?其余三個擺都做受迫振動,而且周期與a的振動周期相同,但是與a擺長相同的c擺振幅最大,由此驗證了共振的條件:驅(qū)動力的頻率等于固有頻率。
三 展評價,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?兩個音叉的頻率相同,敲擊左邊的音叉時,右邊的音叉發(fā)生了共振,從而引起了乒乓球的受迫振動。
(二)教師再讓學(xué)生解答課前展示的那幾個思考與討論,做到前后呼應(yīng),讓學(xué)生分享自己的想法,此時學(xué)生對共振的特點已有所認(rèn)識,基本上能從共振的角度去分析問題了。
(1)農(nóng)婦吹笛殺毛蟲:笛子發(fā)出的聲音引起毛毛蟲內(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(因而軍隊過橋要便步走,,火車過橋慢行,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。
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 會遷移,能應(yīng)用
(一)教師用PPT展示問題:洗衣機把衣服脫水完畢切斷電源后,電動機由于慣性還要轉(zhuǎn)一會兒才能停下來,在這個過程中,洗衣機的振動劇烈程度有變化,其中有一陣子最劇烈,試?yán)帽竟?jié)課的知識分析引起這一現(xiàn)象的原因?
受到前面幾個問題的啟發(fā),學(xué)生對共振已經(jīng)有較好的認(rèn)識,非常準(zhǔn)確地解釋了洗衣機脫水過程突然劇烈振動的原因:電動機減速過程有個時刻頻率和洗衣機的固有頻率接近,發(fā)生了共振,故而發(fā)生劇烈振動。
(二)在學(xué)習(xí)共振的應(yīng)用和防止時,教師先讓學(xué)生觀察共振曲線的特點,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)動力頻率接近或等于固有頻率,要防止共振,驅(qū)動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。整個教學(xué)過程有實驗支撐,有視頻補充實驗的短板,有趣有味,學(xué)生收獲頗多,凸顯景中引疑、疑中導(dǎo)問、問后引思,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)