教学随想|趣谈“共振曲线”,原来物理不只是物理

教学随想|趣谈“共振曲线”,原来物理不只是物理插图

上图是高中教材讲到“受迫振动与共振”时经常出现的“共振曲线”,它的大概含义是受迫振动的振幅与外界驱动力的频率的关系,当驱动力的频率等于振动系统的固有频率时,振幅最大

今天我们不过多讨论它的物理意义,而是比较有趣地发现它可以给我们在其他方面的启示。

启示一

每个人都有适合自己身体运转的生物钟,我们可以理解为生活规律的“固有频率”。也就是说,我们可以自发在生物钟的“指导”下正常运转,比如按时起床(无需闹铃),按时吃饭,按时就寝。但当我们处于工作或学习环境时,不可避免要遵守所处环境的作息时间,这个作息时间是外界“强加”于你的,比如起床、吃饭、休息的时间。我们可以把这个作息时间理解为“驱动力频率”。如果我们的生物钟与所处环境的作息时间吻合度很好,那么我们的身心就是愉悦的,工作或学习效率就会很好。换个理解,我们的“固有频率”与“外界驱动力频率”越接近,我们的“振幅”就越大。所以我们可以类比画出如下的曲线。

教学随想|趣谈“共振曲线”,原来物理不只是物理插图1

通过这个图像可以有两点启示:一是,我们在安排作息时间表时应尽量考虑人群的普遍的生物钟规律;二是,在假期结束前,我们应按照作息时间尽快调整自己的生物钟(固有频率),这样就可以较快地进入良好的工作或学习状态。

启示二

与上个例子类似,我们可以把适合每个学生的最佳学习节奏或理解为他们的“固有频率”。但因为大多数时候学生是在班级授课制下进行来自于教师指导的被动学习,那么教师的教学节奏就可以理解为“驱动力频率”。很显然,如果这个教师的教学节奏与学生的最佳学习节奏吻合度越高,教学效果越好。这就是当驱动力频率与固有频率越接近,受迫振动的振幅越大。假如教师的教学节奏与学生最佳学习节奏相差较大,则学习效果不佳。我们也可以做出这样的曲线。

教学随想|趣谈“共振曲线”,原来物理不只是物理插图2

通过这个图像可以得出两点:

  • 教师应该充分了解所教学生的最佳学习节奏(即他们的“固有频率”);
  • 教师在教学时应尽量使自己教学节奏与学生的最佳学习节奏吻合或接近,以达最佳教学效果。

以上两个例子是笔者通过“共振图像”类比所想,旨在分享给大家“物理不只是物理,还有道理”这一观点,但并无严谨的科学依据,只是作为“趣谈”而已。 其实这样的例子还有很多,越想越觉得物理很奇妙。

[本文源自: 微信公众号:牛顿的梨一样伟大   作者:Physics Mr.Zhang]

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