“機(jī)械振動(dòng)”一章的教法討論

人教版物理選修3—4“機(jī)械振動(dòng)”一章的主要內(nèi)容是簡(jiǎn)諧，運(yùn)動(dòng)的概念、口述以及外力作用下的振動(dòng)，重點(diǎn)是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的特征及其描述。學(xué)生學(xué)習(xí)中常出現(xiàn)概念不清、規(guī)律模糊、數(shù)理知識(shí)不能遷移、能力不能及時(shí)提高等問(wèn)題。教師在教學(xué)中只有善于巧妙地運(yùn)用多種教學(xué)方法，重視啟發(fā)，合理探究，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生參與的主動(dòng)性，才能收到事半工倍的效果。現(xiàn)就自己在本章中的一些教法總結(jié)如下，供同行討論。

一、善于設(shè)問(wèn)，澄清概念

在振動(dòng)部分許多學(xué)生總搞不清振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)位移的方向，常和速度的方向混淆。教師在課堂上強(qiáng)調(diào)了“振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)在某時(shí)刻的位移是指偏離平衡位置的位移”后，可提出以下問(wèn)題讓學(xué)生思考：①振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)在某時(shí)刻的位移起點(diǎn)在哪里?振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)在某段時(shí)間內(nèi)的位移指什么?②若規(guī)定了正方向，振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)在某時(shí)刻的位移、速度正負(fù)各是什么?’通過(guò)學(xué)生思考，師生共同得出結(jié)論：若以右為正，則質(zhì)點(diǎn)在平衡位置右側(cè)某時(shí)刻的位移為正，質(zhì)點(diǎn)在平衡位置左側(cè)某時(shí)刻的位移為負(fù)；質(zhì)點(diǎn)向右速度為正，質(zhì)點(diǎn)向左速度為負(fù)。強(qiáng)調(diào)“在”和“向”兩個(gè)字。

回復(fù)力與合力、平衡位置與平衡態(tài)的教學(xué)，可以單擺模型為例。首先作出振子在振動(dòng)過(guò)程中的最高點(diǎn)、任意位置、最低點(diǎn)三個(gè)狀態(tài)的受力分析示意圖，然后提出問(wèn)題：①回復(fù)力的概念是什么?②最高點(diǎn)和任意位置誰(shuí)充當(dāng)回復(fù)力?繩子拉力與重力沿繩子方向的分力的合力是否為零?③最低點(diǎn)有無(wú)回復(fù)力?合力是否為零?最后師生總結(jié)得出結(jié)論：回復(fù)力是效果力。可由幾個(gè)力的合力充當(dāng)，可由某一個(gè)力充當(dāng)，也可由某一個(gè)力的分力充當(dāng)；單擺中振子的平衡位置在最低點(diǎn)，但最低點(diǎn)振子受力并不平衡，不是平衡態(tài)。

二、重視數(shù)學(xué)知識(shí)的遷移，不過(guò)搞估計(jì)學(xué)生的數(shù)學(xué)能力

物理離不開(kāi)數(shù)學(xué)，數(shù)學(xué)為物理服務(wù)。學(xué)生常是數(shù)學(xué)中會(huì)數(shù)學(xué)，不會(huì)在物理中用數(shù)學(xué)。振動(dòng)教學(xué)中，引導(dǎo)學(xué)生將函數(shù)式與振動(dòng)圖象對(duì)應(yīng)，將時(shí)間軸的點(diǎn)與角度、相位對(duì)應(yīng)，這樣就可以用數(shù)學(xué)知識(shí)解決物理問(wèn)題了。如公式中，角度，對(duì)應(yīng)振動(dòng)的，對(duì)應(yīng)的位移值約為0.707，不是0.5。由此得出，振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)完成前半段路程用的時(shí)間短，平均速率大；完成后半段路程用的時(shí)間長(zhǎng)，平均速率小，質(zhì)點(diǎn)做的是變速運(yùn)動(dòng)，再進(jìn)一步指出是非勻變速運(yùn)動(dòng)。

應(yīng)謹(jǐn)防過(guò)高估計(jì)了學(xué)生的數(shù)學(xué)知識(shí)。很多學(xué)生在這部分存在三個(gè)缺陷：不知用弧度表示的弧長(zhǎng)公式=(為圓心角)、不知或的三角函數(shù)值、不知很小時(shí)正弦值與正切值都與的弧度值近似相等，導(dǎo)致老師講有關(guān)內(nèi)容(證明很小時(shí)單擺的振動(dòng)是諧振等)時(shí)學(xué)生思維遲鈍。這里，老師切忌大意。

三、列舉實(shí)例，扎實(shí)訓(xùn)練，提高能力

新教材不但重視對(duì)回復(fù)力概念的理解，還特別重視根據(jù)回復(fù)力的特征來(lái)判斷某種運(yùn)動(dòng)是否屬簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。但不進(jìn)行扎實(shí)的訓(xùn)練收效是不會(huì)大的。實(shí)際教學(xué)中，自己先板演單擺以及課本中的三個(gè)習(xí)題(舊教材沒(méi)編排有關(guān)習(xí)題)的證明過(guò)程，并特別強(qiáng)調(diào)和正方向的選定方法、各種情況下是什么力充當(dāng)回復(fù)力等，然后讓學(xué)生模仿做，最后再給出水平、豎直方向的彈簧振子以及其它情景下的有關(guān)題目讓學(xué)生自己證明，證明中要求做圖規(guī)范，書(shū)寫(xiě)工整。通過(guò)這種扎實(shí)地過(guò)程訓(xùn)練，不但使學(xué)生透徹理解了回復(fù)力的概念，還大大提高了解答此類(lèi)題目的能力。

四、重視探究式教學(xué)，滲透新課改理念

“受迫振動(dòng)”、“共振”部分的教學(xué)很有必要探究。實(shí)際教學(xué)我是先通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究了受追振動(dòng)的頻率與驅(qū)動(dòng)力頻率的關(guān)系；然后利用實(shí)驗(yàn)探究了受迫振動(dòng)的振幅與驅(qū)動(dòng)力頻率的關(guān)系，進(jìn)而認(rèn)識(shí)共振現(xiàn)象；最后再通過(guò)典型習(xí)題強(qiáng)化。在教學(xué)中。要讓學(xué)生親身經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)探究的過(guò)程，觀察物體在做受迫振動(dòng)時(shí)其頻率跟驅(qū)動(dòng)力頻率的關(guān)系，以及受迫振動(dòng)的頻率與物體固有頻率接近時(shí)振動(dòng)的特點(diǎn)。

如探究受迫振動(dòng)

(1)提出問(wèn)題

受迫振動(dòng)的頻率與什么因素有關(guān)?

(2)探究方案

①生活實(shí)例：跳水運(yùn)動(dòng)員在跳板上走動(dòng)時(shí)，跳板做什么振動(dòng)?跳板的振動(dòng)情況和運(yùn)動(dòng)員的跳動(dòng)情況有關(guān)嗎?

②實(shí)驗(yàn)探究：利用課本圖11.5—2的裝置研究受迫振動(dòng)的頻率。通過(guò)改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速來(lái)改變驅(qū)動(dòng)力的頻率，觀察振子的振動(dòng)頻率，記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

(3)歸納結(jié)論

物體做受迫振動(dòng)的頻率等于驅(qū)動(dòng)力的頻率，與振動(dòng)物體的固有頻率無(wú)關(guān)。

五、抓住實(shí)驗(yàn)特點(diǎn)，提高實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?/p>

本章的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)，一是“探究單擺的周期與擺長(zhǎng)的關(guān)系”，二是“用單擺測(cè)定重力加速度”。第一個(gè)實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)是分析處理數(shù)據(jù)有文章可做，它是高中物理學(xué)中不可多得的幾個(gè)提高學(xué)生數(shù)據(jù)處理能力的實(shí)例之一。學(xué)生獲得了和的一系列對(duì)應(yīng)值后，定性關(guān)系一眼可看出，但如何確定它們間的定量關(guān)系，這時(shí)候就要求教師耐心地引導(dǎo)。我的作法是：按照探究的一般程序，先引導(dǎo)學(xué)生猜測(cè)、然后根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作圖、再分析判斷，最后得出結(jié)論。通過(guò)“猜測(cè)、作圖、判斷、得結(jié)論”這個(gè)過(guò)程，培養(yǎng)學(xué)生的探究能力，獲得處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的一種方法，同時(shí)提高學(xué)生處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的能力。第二個(gè)實(shí)驗(yàn)是培養(yǎng)學(xué)生分析如何減小實(shí)驗(yàn)誤差的好例子。教學(xué)中我先后按兩條線(xiàn)索進(jìn)行分析：實(shí)驗(yàn)裝置和實(shí)驗(yàn)條件誤差→收集數(shù)據(jù)誤差→處理數(shù)據(jù)誤差；系統(tǒng)誤差→偶然誤差。不但分析誤差產(chǎn)生的原因，而且指出減小誤差的相應(yīng)的方法。此實(shí)驗(yàn)中分析誤差、減小誤差的方法對(duì)所有物理實(shí)驗(yàn)都適用。抓好此兩實(shí)驗(yàn)，對(duì)做好以后的實(shí)驗(yàn)，提高實(shí)驗(yàn)?zāi)芰ψ饔枚己艽蟆?/p>

總之，實(shí)施本章教學(xué)，應(yīng)重視啟發(fā)、誘導(dǎo)、探究的原則，更應(yīng)善用靈活、多樣、新穎的教法，還應(yīng)力求有扎實(shí)、務(wù)實(shí)、規(guī)范的作風(fēng)。也只有這樣才能使學(xué)生樂(lè)學(xué)、會(huì)學(xué)、學(xué)會(huì)。