《機械振動“簡諧運動”》教學設計與反思

1、機械振動“簡諧運動” 教學設計與反思劉志堅一、教學設計教學目的：1、知道機械振動是物體機械運動的另一種形式，知道機械振動的概念；2、知道什么是簡諧運動，理解簡諧運動回復力的特點；3、理解簡諧運動中各物理量的變化情況；教學重點：1、簡諧運動的定義，2、培養(yǎng)學生的觀察能力、邏輯思維能力和實踐能力。教學難點： 簡諧運動的回復力特征。教學用具： 彈簧振子、單擺、擺鐘、一端夾緊的鋼條、音叉課件： PPt 文稿（帶Flash 動畫）教學過程：1、提問：到目前為止，大家所了解的機械運動有哪幾種？（勻速直線運動，勻變速直線運動、平拋運動、勻速圓周運動 ）。2、學生觀察實驗、動畫。并說說是什么樣的機械運動。演示

2、：單擺、豎直彈簧下的鉤碼的振動。動畫：鐘擺，蕩秋千，思考：這些運動與我們以前了解的運動相比有什么區(qū)別？往復運動引出“機械振動”概念。動畫舉例：衣物在微風中的搖擺，木板的顫動、人走路時手臂的擺動，地震。3、思考：物體為什么會做往復運動呢？物理學對物體運動的研究：（ 1）受力特征；（ 2）運動規(guī)律。物體做機械運動時，受力有何特征？運動規(guī)律怎樣？學生繼續(xù)觀察演示和動畫，然后討論機械振動的受力特征明確：物體一旦離開平衡位置，就會受到一個指向平衡位置的力的作用。引出“回復力”概念：4、教師講述：從今天開始，我們來了解機械振動的一些最基本的知識。研究振動也從最簡單、最基本的振動著手，這種振動叫簡諧運動。演

3、示：氣墊彈簧振子的運動。引出理想模型：彈簧振子：在忽略摩擦和空氣阻力以及彈簧質量的情況下，小球和彈簧組成的系統(tǒng)。5、彈簧振子的運動是機械振動，必定受到回復力作用。請注意觀察振子的運動，思考：是什么力在充當回復力呢？這個力的大小和方向有什么特點呢？請大家分組討論，填寫思考題。思考題：振子由A 向O運動時，彈簧彈力的方向指向_O_點；振子由O向 A 運動時，彈簧彈力的方向指向O 點；振子由A 向O運動時，彈簧彈力的方向指向O點；振子由O向 A 運動時，彈簧彈力的方向指向O點；根據(jù)胡克定律，彈簧彈力的大小F= kx。是彈力充當回復力。思考提示：動畫歸納：彈簧振子所受彈力是使振子振動的回復力方向：總是

4、指向平衡位置，大?。篎=kx（填表）式中： k為常數(shù)，叫勁度系數(shù)，簡稱勁度；x 為彈簧的形變量6、請仔細觀察，看看在振動過程中振子到平衡位置的距離跟彈簧的形變量x 有怎樣的關系， (動畫)振動物體總在平衡位置附近作往復運動，根據(jù)這個特點，我們對振動的位移作規(guī)定：振子的位移：以平衡位置為起點，叫做偏離平衡位置O的位移。提問：這樣規(guī)定位移后，振子振動過程中，位移的大小與彈簧的伸長量或縮短量有怎樣關系？位移的方向有什么特點？（動畫）（填表）7、提問：彈簧振子的回復力的大小、方向與振動的位移大小、方向有怎樣的關系？（動畫）引出簡諧運動概念。8、教師：當振動物體所受回復力滿足F=-kx 時，物體的振動就

5、叫簡諧運動。那么，做簡諧運動的物體的運動規(guī)律又是怎樣的呢？我們已經(jīng)知道了簡諧運動的受力情況。現(xiàn)在，先請證明：簡諧運動的加速度a=-kx/m9、接下來，請同學們思考并填寫下面的表格填表（大小填“增大”或“減小”或“不變”等；方向填“指向O”或“指向 A”或“指向 A”等）：振子運動AOOAA OOAX 大小方向F 大小方向a 大小方向v 大小方向動能 EK勢能 Ep機械能 E10、小結并布置作業(yè)：練習一（2）、（ 3）、（ 4）二、教學反思（一）信息技術與課程整合的設想1、“機械振動”概念的引入：（ 1）演示單擺的運動，豎直彈簧振子的運動。應用媒體：單擺；彈簧、重錘。（ 2）演示秋千和鐘擺的運動

6、動畫（文稿“秋千”頁）。應用媒體：用“控件工具”插入PPt 文稿的 Flash 動畫（以下簡稱“動畫”）。讓學生觀察得出運動的共同點：“往復運動”2、“機械振動”概念學習的反饋：（學生舉出一些其它的振動實例）應用媒體： 動畫：衣物在微風中的搖擺，木板的顫動、 人走路時手臂的擺動，地震。（文稿“地震”頁） 。3、“回復力”概念的引入：（ 1）演示氣墊彈簧振子的運動。應用媒體：氣墊彈簧振子。（ 2）動畫模擬，顯示振子的受力。應用媒體：動畫（文稿“動畫”頁）。4、研究“彈簧振子”的運動（ 1）觀察彈簧振子的運動，重點：振子的運動快慢變化。應用媒體：氣墊彈簧振子。（ 2）動畫模擬彈簧振子的運動，學生觀

7、察振子的運動，分組討論，填寫思考題，歸納出振子所受回復力的大小、方向特征。應用媒體：動畫（文稿中的“動畫”、“思考”頁）。5、引入“簡諧運動”概念：（ 1）觀察動畫，看看在振動過程中振子到平衡位置的距離跟彈簧的形變量x 有怎樣的關系。應用媒體：動畫（文稿中的“動畫”頁）（ 2）引入“對平衡位置的位移”概念。應用媒體：動畫（文稿中的“彈簧”頁）。（ 3）繼續(xù)觀察動畫，看振子振動過程中，位移的大小與彈簧的伸長量或縮短量有怎樣關系？位移的方向有什么特點？應用媒體：動畫（文稿中的“動畫”頁）（ 4）引入“簡諧運動”概念6、“簡諧運動”學習反饋：觀察彈簧振子運動的動畫，填寫表格。應用媒體：動畫（文稿“動

8、畫”、“表格”頁）7、整合教學過程結構：演示：單擺和豎直彈簧振子的運動秋千和鐘擺動畫學生舉例“衣物擺”等動畫演示：氣墊彈簧振子的運動觀察思考討論動畫模擬振子的運動動畫模擬彈簧觀察思考振子的運動位移概念簡諧運動概念簡諧運動的討論（二）信息技術與課程整合的反思“媒體” 這一概念， 從教學的角度來說，是聯(lián)系學生與他們所學知識以及教師與他所傳授知識的媒介。 在物理教學中，在計算機多媒體技術得以應用以前，教師所能利用的，只有實驗器材和掛圖這樣一些傳統(tǒng)的媒體。計算機多媒體技術的應用，使傳統(tǒng)的教學方式發(fā)生了很大的變化， 計算機的多媒體以其良好的集成性和靈活的交互性以及動態(tài)的直觀性，為優(yōu)化課堂教學提供了一個寬

9、廣的舞臺。在物理教學中， 計算機多媒體技術與傳統(tǒng)的教學媒體相比較，有它獨具的優(yōu)勢。關于這一點， 本人曾經(jīng)寫了一篇文章“談多媒體在物理教學中的應用”談及。在此只是結合本課時的多媒體應用談談自己的認識。在進行教學設計時，首先應當明確一點，那就是：多媒體技術是輔助教學的一種手段。這一點， 在物理教學中是尤其重要的，因為物理是一門實驗的科學，物理概念和規(guī)律都是建立在實驗事實的基礎之上。 所以，我們不能以輔代主， 比如說，以多媒體動畫取代物理實驗。因此在教學過程中，我注意以實驗為主，以動畫為輔?！皺C械振動”概念的教學：單擺和豎直彈簧振子的運動是直觀的，由學生親眼目睹；而秋千和鐘擺的運動也是學生所熟悉的，

10、這里引入動畫， 也是為了使學生把實際的物理現(xiàn)象與抽象的“振動”概念更好地聯(lián)系起來?！盎貜土Α?概念的教學： 學生觀察氣墊彈簧振子的運動，可以指出振子所受彈力大小的變化情況， 但對力的方向所具有的特征，分析起來就比較吃力，而借助于動畫，則可以把力的方向直觀地展現(xiàn)在學生的眼前，使學生對回復力的概念有更深切的感受?！昂喼C運動”概念的教學：這是本課時的重點和難點所在。教材以“彈簧振子”為例而引入這一概念。這一概念的教學，第一步是讓學生認識“彈簧振子”的運動特點，包括對運動情況和受力特征的認識。 在此，多媒體動畫顯示出實驗器材不具有的優(yōu)越性：我制作的動畫，可將振動過程放慢，讓學生看得更仔細；可隨時將運動

11、暫停，把實驗以動、靜結合的形式展示出來進行分析。第二步是讓學生了解“簡諧運動”的概念，這里有一個從“彈簧形變量”到“振子離開平衡位置的位移”由形象到抽象的過渡，借助于動畫，使得這一過渡比較平穩(wěn)、自然，學生易于接受。第三步是對“簡諧運動”知識的學習反饋。對“簡諧運動”規(guī)律的認識，包括對回復力、離開平衡位置的位移、加速度、速度以及振動能量這些物理量的變化規(guī)律的認識。 面對這么多的變量， 如果讓學生只是眼盯著實驗器材去思考，很難取得好的教學效果， 而在我設計的動畫中， 以上這些物理量的變化情況都以可變化長度的箭頭形象地表示了出來， 其目的是希望能將這些抽象的變化規(guī)律以形象的動畫形式印入學生的腦海中。將計算機多媒體技術應用于輔助教學，可以說是一項創(chuàng)造性的工作。它應盡可能地體現(xiàn)先進教學理論， 以創(chuàng)設情境為主要任務。為了使創(chuàng)設情境得以實現(xiàn)， 需要對多媒體課件進行精心設計，這就需要設計者充分理解教材，明確教學和學習目標，把握學習的重點和難點；據(jù)此理順教學思路，考慮學生的認知水平等等。然后是如何將自己的設想盡可能完美地通過多媒體體現(xiàn)出來這一工作就與設計者對多媒體技術掌握的程度有極大的關系。多媒體輔助教學的功能是極其強大的，在多年來應用計算機多媒體技術的過程中，我越來越感覺自己對多媒體技術的了解還很不夠，可以說現(xiàn)在還只是了解了它的一些皮