-高中物理振动

2. 如何催生学生高层次思维
●“共振现象”这节课的教学设计，最初关注的只是知识
和技能的教学目标，所以才出现了40分钟9种课程资源
使用的“大容量”的课堂教学。
●这种“大容量”多体现在知识的重复、变换角度的操练
上，看上去教学节奏很快，内容很充实，但学生没有形 成一个正确的分析和研究共振问题的思路和方法，只能 就事论事，还容易造成思维疲劳。
（杨浦高级中学常生龙等）
思考：从这个案例中你读出了……
课例研究的目的 课例研究的方法 课例研究的形式 课例研究的过程
课例研究的条件
课例研究的关键 课例研究的成果
出不是学生自己得到的，没有体现出学生自主学习的教学理 念。
第三次设计与教学：
为了解决第二次教学中存在的问题，教研组
的老师和瞿老师一起进行研究。张老师和瞿老师 一道分析上课的录像，章老师自告奋勇地根据瞿 老师的教学设计上了一节课，请瞿老师在听课中 感受问题……
综合大家的意见，瞿老师再次对自己的教学
设计进行了调整，
教师张老师以及区里其他一些学校的老师一起听了瞿老师的 第二次教学。
大家普遍认为，这次新课导入部分的教学设计和教学效 果比第一次有了明显的改进，从塔柯姆大桥的录像到桥梁模 型过渡自然，通过建模，给学生提供了将现实生活问题转化 为物理问题加以研究的思路和方法，符合“从社会、生活到 物理，再从物理回归到社会、生活”的教学指导思想。 存在的问题是,从大桥的模型到受迫振动、共振概念的提
整节课的教学气氛是很活跃的，但当翟老师让学生用本
节课所学习知识来解释新课引入时三个事例时，学生不能进 行有效的描述并得出结论，无奈之下，教师自己只好代劳。
反馈会议：
赞同的说：这节课较好地完成了教材上规定的教学内容， 教学安排紧凑；自己研制的几个实验很有新意，调动了学生 学习的积极性；将新疆伽什地震的有关资料及时充实到教学 之中，注意和日常生活、社会问题的联系，丰富了教育资 源”…… 反对的说：这样的教学安排就是在教教材，是胡子眉毛
从图示前方用电扇给上述模型施加一个风力，桥身向 一侧发生侧移并产生微小的振动，将电扇的风速调节到最 大档，桥身的侧移有所增大，但是振动的幅度依然很小。 用书挡在桥身和电扇之间，快速地上下晃动书，发现桥身 的振动幅度不大，非常缓慢的晃动，振动幅度也不大，当 有节奏地晃动，并且频率适中时，桥身开始大幅度地振动。 这一模型十分生动地再现了塔柯姆大桥因风吹倒的过程。
一、从一个例子开始说起
实例：从教到学
——高一物理“共振现象”的教学探究
课改实验教材在基地学校开始实验之后，教师
能否在现代教育理念之下实施教学，构建以学生自
主发展为目的、催生高层次思维活动形成的课堂教
学方式？我校物理教研组为此进行了一系列的课堂
教学研究活动，“共振现象”就是其中的一节研究
课。
教材介绍：课改实验教材高一物理第六章 “共振
这次的教学设计只安排了4次学生实验，基本上
每个教学环节一个，给学生的思维活动留出了一定
的空间。 在新课导入部分，学生看了塔柯姆大桥被风吹 倒的录像之后，瞿老师请学生描述看到的场景，并 猜测是什么原因导致的大桥倒塌。
一个学生提出了如下的猜测：“这座桥可能是豆腐渣工 程”。他的猜测引起了大家的一阵笑声。老师也笑着说： “你的猜测合乎情理，不过据了解，桥梁倒塌的事故原因中 没有提到豆腐渣工程的问题。” 其他的同学也陆续提出了一些猜测，如“风力太大，直接
幅振动的模型，也引起了学生很大的兴趣。接下来是声音振
碎玻璃杯的图片展示和介绍。
介绍了上述三个事例之后，翟老师说：“上述的三个事 例都和振动有关，但是什么样的振动能产生这样的效果呢？
通过下面的学习我们就会知道。”
接下来，他开始按照教材的顺序，向学生介绍固有振动、 阻尼振动以及受迫振动、共振等概念。
翟老师十分忠实教材，凡是教材上提到的知识，他都一 一进行讲解或者组织学生学习，为了调动学生，在40分钟的 时间内，大大小小的实验和录像就出现了9次，平均4.4分钟 一次。
现象”一课，分以下几个部分： 第一部分，新课导入。介绍了美国塔柯姆大桥因 大风引起的振动而塌毁、法国里昂士兵齐步走过桥引 起桥梁坍塌以及声音振碎玻璃杯三个事例。 第二部分：概念和规律。通过观察弹簧振子的实 际振动，引入阻尼振动、受迫振动、共振等概念。并 通过的实验装置探索驱动力频率与弹簧振子固有频率 的关系，发现共振产生的条件。
渡到了学生自主探究的活动中去。
教研组老师们的感悟——
1. 课堂教学中情境引入的作用
● 课堂教学中为什么要情境引入,不同的教师有不同的认识 ● 塔柯姆大桥的情境也是如此，单就教材上的图片讲解一
下是一种，找到录像给学生放映是一种，从录像出发抽象
出桥的模型再过渡到共振现象的研究之中也是一种应用， 让学生根据这一模型展开猜想和探究又是一种应用。如何 更好地发挥好情境的作用，应该引起科学教师的深入思考。 情境不是外衣，重在促进理解
在学生理解大桥是周期性的风力吹塌之后，教师提出 这样一个问题：
“我们前面学习的弹簧振子的振动和今天这座大桥在
周期性风力作用下的振动有哪些不同？” 学生从不同的角度比较： “弹簧振子的振动的幅度逐渐减小，大桥振动的幅度 可能很大”；“弹簧振子的振动的能量只在开始的时候由
外界提供，振动过程中总是消耗能量，所以振动幅度越来
越小；大桥振动时风不断地给它提供能量，因此它的幅度 可以很大”……
教师根据学生的讨论，适时地给出如下的定义： “只在振动开始时由外界提供能量的振动叫固有振动，
在振动过程中持续不断地获得外界能量的振动叫受迫振
动。” 教师接着说：“我们在前面的讨论中知道，固有振动 的物体，无论振动的幅度大还是小，振动的周期是不会发 生变化的，我们将其称之为固有周期。那么物体做受迫振
把桥身吹翻了起来”、“因为风太大，作用在桥身上的风力 过大，超过了桥能承受的限度，所以造成的倒塌”……
哪些猜测有道理呢？教师出示了自己设计制作的大桥模型， 通过对学生猜测的不同情况的演示，学生逐渐明确了，周期 性的风力是大桥倒塌的主要原因。 接着，瞿老师开始介绍受迫振动和共振。
第二次反馈会议：
为了使我们的教学研究更有收获，我们邀请了一位特级
大家的讨论集中到新课导入部分，大家也提了很多
看法。比如是不是三个事例都要用上？介绍事例的目的 是什么？事例介绍如何和后面的概念学习加以衔接等等。
王老师还向翟老师介绍了自己安排新课导入这部分内容的设想：只 介绍塔柯姆大桥一个事例，然后如图所示，将树枝（在树支下挂一个弹 簧振子）两端固定在铁架台上表示桥，用手指敲击树枝表示有风力作用。
⑴用较大的持续“风力”压“桥”，看一看“桥”会不会倒塌？
⑵用间断的且不一定大的力敲击“桥”，看一看“桥”会断吗？ 引导学生分析：桥倒塌的原因可能是风力周期性地作用所引起。当然也 会与桥自身的因素（即其自身振动的固有周期）有关系。
第二次设计与教学：
在新课导入部分，他采纳了大家的建议，决定只讲一个 事例，其余的留给学生课后讨论。考虑到塔柯姆大桥录像所 产生的震撼人心的效果，他选定了这个事例。 怎样从塔柯姆大桥自然过渡到有关共振概念的讨论中去？ 翟老师感觉到王老师给出的建议很好，但是和塔柯姆大桥还 有有些距离，学生不一定能理解。他苦思冥想了一个晚上， 终于构思出了一个模型。
一把抓；实验太多，学生来不及思考和消化，整个感觉就象 是走马观花；各个部分之间的过渡不够自然，学生的思维不 是连续的，不利于学生形成正确的概念……
翟老师自己也感觉到这节课上的不理想。“教学的 素材比较多，总想着要完成这些教学内容，所以上课时 关心学生少了，注意力放在如何控制好时间以及如何完 成教学计划上来，学生的思维没有真正调动起来。”
第三部分：自主活动。通过音叉实验、带有偏心
轮的可调速电机以不同速度转动时，长度不同的塑料 片振动情况不同等实验，让学生体会共振产生的条件。 第四部分：知识拓展。通过微波炉加热原理、音
响设备、各种乐器的音腔、电磁波的发射和接收、激
光的产生、核磁共振等的介绍，理解共振现象存在于 物理学几乎所有的领域，有着非常重要的应用价值。
第一次设计与教学：
老师先是播放了1940年美国塔柯姆大桥被风吹倒的实况 录像，看着全长860米的大桥在风力的作用下开始晃动、扭曲、 倒塌，学生们感到无比的震撼，不由自主地发出了惊呼。 之后老师又给学生介绍上世纪中叶，法国里昂市附近一
座长102米的桥，因一队士兵在桥上齐步走，引起桥梁坍塌，
死亡226人的故事，当了解学生以前看到或者听说过该故事之 后，老师又特地展示了实验员制作的士兵过桥，引起桥梁大

动时，它的周期是不是也是固定不变的？”
学生猜测：各种说法都有。
教师：“这有一个装置，怎样可以使弹簧振子做固有振动？ 怎样又可以使它做受迫振动呢？” 学生很方便地回答了出来。
教师：“这个装置显然比大桥的模型还要 简单一些。我们就从这个装置出发进行探究。首先，受迫振动 物体的周期会不会改变？如果会改变，接下来探究受迫振动物 体的周期由谁来决定？什么情况下它的振幅会很大？” 显然，这段教学内容注意到了前后知识的比较，在比较中 很自然地引出了固有振动、受迫振动等概念，并由此巧妙地过