高中物理学科思政【受迫振动 共振】教学设计

2024-02-09教育

附件2

单元整体教学设计模板
基本信息
姓名	联系电话
学段	高中	展示单元	第二章机械振动
单元教学设计
单元名称	6.受迫振动共振
1.单元教学设计说明：本节课视频、PPT演示法，围绕高中物理受迫振动、共振部分展开教学。在知识传授、能力培养的同时，结合神州五号的成功发射、杨利伟的生死26秒、及【墨子备穴篇】中共振现象的具体应用、【梦溪笔谈】声学共振实验、Tacoma大坍塌事件、港珠澳大桥振动控制技术和共振的利与弊等实例将特别能奉献的载人航天精神、一分为二看待事物的辩证唯物主义观点等思政元素融入到课堂教学中，弘扬传统文化和民族精神，增强同学们的民族自信心和自豪感，增加学生学习的成就感和获得感，激发学生的爱国情怀。推进课程育人，促进学生全面发展、健康成长。
2.单元目标与重点难点：知识目标：使学生能够描述受迫振动的运动规律，并且能够表达共振的概念及其应用。能力目标：从物理模型建立及分析的过程，提高学生分析和解决问题的能力；能够正确分析共振的利与弊。素质目标：结合实例将特别能奉献的载人航天精神、一分为二看待事物的辩证唯物主义观点等思政元素融入到课堂教学中，弘扬传统文化和民族精神，增强同学们的民族自信心和自豪感，增加学生学习的成就感和获得感，激发学生的爱国情怀。推进课程育人，促进学生全面发展、健康成长。
单元整体教学思路（一课时）情景：神州五号成功发射杨利伟的生死26秒问题：什么是共振？思政：民族自信心和自豪感导入振动中的能量损失思政：受迫振动思政：共振现象及其应用（1）分析问题：杨利伟为什么有生死26秒？（2）了解【墨子备穴篇】中共振现象的具体应用、【梦溪笔谈】声学共振实验。（3）了解Tacoma大坍塌事件、港珠澳大桥振动控制技术思政：辩证唯物、家国情怀、使命担当、优秀传统文化、航天精神参与式学习检测目标是否达成学习后测老师总结知识要点并布置课后作业课堂小结
课时教学设计
课题	受迫振动共振
1.教学内容分析：本节课在讲述受迫振动、共振知识时，结合丰富的详实的实例，将家国情怀、中华优秀传统文化、航天精神等思政元素融入到课堂教学中，加深学生对共振概念的理解，激发学生的学习积极性，助力学生的价值塑造，促进学生的全面发展。
学情分析：学生学习本节课课相关内容知识储备没有问题，理解本节课科学能力水平没问题，但是学生对受迫振动共振与之联系的相关思政元素了解缺乏。对学生的发展及其学习兴趣需要通过思政的渗透来提高。
目标确定： 1、深度挖掘受迫振动、共振部分的思政元素，在知识传授、能力培养的同时，实现对学生的价值塑造。 2、为我们物理教师提供可借鉴的、翔实的课程思政示范案例
4.学习重点难点

重点：受迫振动及共振的概念，共振的利与弊难点：对共振的理解
教师活动	学生活动
环节一：（首先播放神州五号发散升空的视频及杨利伟生死26秒）
教师活动（提出问题：什么是共振？）首先播放神州五号发射升空的视频，引入第一个思政元素（背景：2003年10月15日，是一个举世瞩目的日子。因为，在这一天，杨利伟乘着神州五号飞船飞上太空，成为我国第一位航天英雄，圆了中华民族千百年来的飞天梦。）（背景：杨利伟在他的自传【天地九重】中记述了自己经历的生死26秒：「火箭上升到三四十公里的高度时，火箭和飞船开始急剧振动，产生了共振」，这让他感到非常痛苦。他觉得自己的五脏六腑都要碎了，一度以为自己要牺牲了。）	学生活动（学生思考着简要的回答）
设计意图（引出本节课的重点「共振」第一个思政元素：通过神州五号的发射升空，增强同学们的民族自信心和自豪感。）
环节二：知识讲授（重点概念——固有周期（固有频率）、阻尼振动、受迫振动（受迫振动的特点）、共振
教师活动（讲授、演示）演示实验：共振现象	学生活动（看书、思考）
设计意图：在讲解知识点的同时引入第二个思政元素：万物皆振动，学习也类似于振动，很多同学在自然学习的过程中，慢慢变懒，我们老师、家长等就是让你做受迫振动。受迫振动的频率等于驱动力的频率，与物体固有频率无关。也类似于我们学生放假与上学时早上起床时间。让学生把振动与生活类比。思政元素：实验是检验真理的一切标准。
环节三：共振现象及其应用（讲解、播放视频）我国古人在共振方面的成就（背景：在【墨子备穴篇】中记述了共振现象的具体应用，它的意思是这样的：在城墙下每隔几米，挖一个坑，坑内埋置陶瓮，在瓮口蒙上皮革。如果有敌人挖地道攻城，就可以根据各陶瓮声响情况，确定敌人挖掘的位置和方向。）（背景：11世纪我国宋代科学家沈括是世界上最早进行共振实验的人。沈括在【梦溪笔谈】中精心设计了一个声学共振实验，他剪了一个纸人，把它固定在一根弦上，弹动和该弦频率成简单整数比的弦时，这根弦就振动使纸人跳跃，而弹其他弦时，纸人则不动。沈括把这种现象称为「应声」。在西方15世纪，意大利人达芬奇才开始做共振实验。）	学生活动（观看PPT视频、思考分析）
设计意图：讲述我国古代人在共振方面的成就，第三个思政元素：通过介绍我国古代科学成就中的物理学，弘扬传统文化和民族精神，激发学生强烈的民族自信心和自豪感，坚定文化自信。
环节四：共振的危害（讲解、播放视频）共振的危害	学生活动：（观看PPT视频、思考回答问题）观看：科学漫步---港珠澳大桥的振动控制技术
设计意图：引入第四个思政元素：Tacoma大桥坍塌事件被记为20世纪最严重的工程设计错误，港珠澳大桥这项「超级工程」被评为「新世界七大奇迹」，幕后的工作人员足足经历了15个春秋。光是新专利就有400多项。通过实例告诉学生，科学技术就是生产力，同学们要有科技报国的家国情怀。
环节五：中国精神—载人航天精神—用生命去探索未来（教师讲解）（背景：人体甚至人体的某个器官也是弹性质量系统，因此它们也有自己的固有频率。人体的平均固有频率一般为4~5赫兹，各主要器官的固有频率为3~6Hz。可以想到，如果外界有这些频率的振动源，我们人体一定会感到不舒服，杨利伟在火箭上升到三四十公里的高度时，火箭和飞船开始急剧抖动，产生了5Hz振动，与身体和主要器官产生共振。之后改进了技术工艺，解决了这个问题。在神舟六号及以后的飞行时，再没有出现过这种情况。在中国航天事业取得辉煌成就的背后很多人献出了不为人知的艰辛与努力。）	学生活动：（思考回答问题）
设计意图：引入第五个思政元素：中国航天事业取得了举世瞩目的成就，一次次挑战新的高度。航天事业，同时也是一个用生命探索未知的过程，其中充满了很多不确定性。这就是中国精神，中国载人航天精神。（特别能吃苦、特别能战斗、特别能攻关、特别能奉献）我们同学们要科技报国，要有使命担当。
总结：（背景事物都是一分为二的，共振工程技术上也并不总是起破坏作用的，只要掌握了它的规律，也可以使它为人类服务。）引入第六个思政元素：通过讲解共振的利与弊，阐述一分为二看待事物的辩证唯物主义观点。
板书设计 2.6受迫振动共振一、振动中的能量损失 ①固有频率：物体固有振动时的频率。 ②阻尼振动：振幅随时间逐渐减小的振动称为阻尼振动。二、受迫振动 ①受迫振动：系统在驱动力作用下的振动 ②物体做受迫振动达到稳定后，物体振动的频率等于驱动力的频率，与物体的固有频率无关。三、共振现象及其应用物体在做受迫振动时，驱动力的频率与物体的固有频率相差越小，受迫振动的振幅越大；当驱动力的频率与物体的固有频率相等时，受迫振动的振幅达到最大。
作业与拓展学习设计：		实践作业：引入第七个思政元素：通过实践作业，自主探究活动，激发学习积极性，增加学生学习的成就感和获得感。
教学结束语：			教育学生：使命担当——树鸿鹄之志、做栋梁之才
9.教学反思与改进：
10.学习评价设计：