“機械振動”一章的教法討論

人教版物理選修3—4“機械振動”一章的主要內容是簡諧，運動的概念、口述以及外力作用下的振動，重點是簡諧運動的特征及其描述。學生學習中常出現(xiàn)概念不清、規(guī)律模糊、數(shù)理知識不能遷移、能力不能及時提高等問題。教師在教學中只有善于巧妙地運用多種教學方法，重視啟發(fā)，合理探究，充分調動學生參與的主動性，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如下，供同行討論。

一、善于設問，澄清概念

在振動部分許多學生總搞不清振動質點位移的方向，常和速度的方向混淆。教師在課堂上強調了“振動質點在某時刻的位移是指偏離平衡位置的位移”后，可提出以下問題讓學生思考：①振動質點在某時刻的位移起點在哪里?振動質點在某段時間內的位移指什么?②若規(guī)定了正方向，振動質點在某時刻的位移、速度正負各是什么?’通過學生思考，師生共同得出結論：若以右為正，則質點在平衡位置右側某時刻的位移為正，質點在平衡位置左側某時刻的位移為負；質點向右速度為正，質點向左速度為負。強調“在”和“向”兩個字。

回復力與合力、平衡位置與平衡態(tài)的教學，可以單擺模型為例。首先作出振子在振動過程中的最高點、任意位置、最低點三個狀態(tài)的受力分析示意圖，然后提出問題：①回復力的概念是什么?②最高點和任意位置誰充當回復力?繩子拉力與重力沿繩子方向的分力的合力是否為零?③最低點有無回復力?合力是否為零?最后師生總結得出結論：回復力是效果力。可由幾個力的合力充當，可由某一個力充當，也可由某一個力的分力充當；單擺中振子的平衡位置在最低點，但最低點振子受力并不平衡，不是平衡態(tài)。

二、重視數(shù)學知識的遷移，不過搞估計學生的數(shù)學能力

物理離不開數(shù)學，數(shù)學為物理服務。學生常是數(shù)學中會數(shù)學，不會在物理中用數(shù)學。振動教學中，引導學生將函數(shù)式與振動圖象對應，將時間軸的點與角度、相位對應，這樣就可以用數(shù)學知識解決物理問題了。如公式中，角度，對應振動的，對應的位移值約為0.707，不是0.5。由此得出，振動質點完成前半段路程用的時間短，平均速率大；完成后半段路程用的時間長，平均速率小，質點做的是變速運動，再進一步指出是非勻變速運動。

應謹防過高估計了學生的數(shù)學知識。很多學生在這部分存在三個缺陷：不知用弧度表示的弧長公式=(為圓心角)、不知或的三角函數(shù)值、不知很小時正弦值與正切值都與的弧度值近似相等，導致老師講有關內容(證明很小時單擺的振動是諧振等)時學生思維遲鈍。這里，老師切忌大意。

三、列舉實例，扎實訓練，提高能力

新教材不但重視對回復力概念的理解，還特別重視根據(jù)回復力的特征來判斷某種運動是否屬簡諧運動。但不進行扎實的訓練收效是不會大的。實際教學中，自己先板演單擺以及課本中的三個習題(舊教材沒編排有關習題)的證明過程，并特別強調和正方向的選定方法、各種情況下是什么力充當回復力等，然后讓學生模仿做，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題目讓學生自己證明，證明中要求做圖規(guī)范，書寫工整。通過這種扎實地過程訓練，不但使學生透徹理解了回復力的概念，還大大提高了解答此類題目的能力。

四、重視探究式教學，滲透新課改理念

“受迫振動”、“共振”部分的教學很有必要探究。實際教學我是先通過實驗探究了受追振動的頻率與驅動力頻率的關系；然后利用實驗探究了受迫振動的振幅與驅動力頻率的關系，進而認識共振現(xiàn)象；最后再通過典型習題強化。在教學中。要讓學生親身經歷實驗探究的過程，觀察物體在做受迫振動時其頻率跟驅動力頻率的關系，以及受迫振動的頻率與物體固有頻率接近時振動的特點。

如探究受迫振動

(1)提出問題

受迫振動的頻率與什么因素有關?

(2)探究方案

①生活實例：跳水運動員在跳板上走動時，跳板做什么振動?跳板的振動情況和運動員的跳動情況有關嗎?

②實驗探究：利用課本圖11.5—2的裝置研究受迫振動的頻率。通過改變電動機的轉速來改變驅動力的頻率，觀察振子的振動頻率，記錄實驗結果。

(3)歸納結論

物體做受迫振動的頻率等于驅動力的頻率，與振動物體的固有頻率無關。

五、抓住實驗特點，提高實驗能力

本章的兩個實驗，一是“探究單擺的周期與擺長的關系”，二是“用單擺測定重力加速度”。第一個實驗的特點是分析處理數(shù)據(jù)有文章可做，它是高中物理學中不可多得的幾個提高學生數(shù)據(jù)處理能力的實例之一。學生獲得了和的一系列對應值后，定性關系一眼可看出，但如何確定它們間的定量關系，這時候就要求教師耐心地引導。我的作法是：按照探究的一般程序，先引導學生猜測、然后根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作圖、再分析判斷，最后得出結論。通過“猜測、作圖、判斷、得結論”這個過程，培養(yǎng)學生的探究能力，獲得處理實驗數(shù)據(jù)的一種方法，同時提高學生處理實驗數(shù)據(jù)的能力。第二個實驗是培養(yǎng)學生分析如何減小實驗誤差的好例子。教學中我先后按兩條線索進行分析：實驗裝置和實驗條件誤差→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。不但分析誤差產生的原因，而且指出減小誤差的相應的方法。此實驗中分析誤差、減小誤差的方法對所有物理實驗都適用。抓好此兩實驗，對做好以后的實驗，提高實驗能力作用都很大。

總之，實施本章教學，應重視啟發(fā)、誘導、探究的原則，更應善用靈活、多樣、新穎的教法，還應力求有扎實、務實、規(guī)范的作風。也只有這樣才能使學生樂學、會學、學會。