簡諧運(yùn)動教學(xué)模式

1、“簡諧運(yùn)動”的問題探究式教學(xué)設(shè)計(jì)一.設(shè)計(jì)思想普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)在課程目標(biāo)中強(qiáng)調(diào)，要讓學(xué)生“通過物理概念和規(guī)律的學(xué)習(xí)過程，了解物理學(xué)的研究方法，認(rèn)識物理實(shí)驗(yàn)、物理模型和數(shù)學(xué)工具在物理學(xué)發(fā)展過程中的作用”等。普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)同時(shí)又指出：“教師教學(xué)中充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，讓學(xué)生感到學(xué)習(xí)物理不僅僅是解題、記憶，而是對大自然規(guī)律的探索?！币虼?，讓物理課堂教學(xué)體現(xiàn)物理學(xué)科的特點(diǎn)，既是物理新課程的呼喚，也是物理教師反思和實(shí)踐的一個(gè)重要問題。“簡諧運(yùn)動”一節(jié)，采用問題探究式的教學(xué)模式，力求體現(xiàn)新課程的教學(xué)理念。二.教學(xué)過程（一）建立物理模型先給出如下系列實(shí)驗(yàn)儀器,觀看視頻：鋼片的上下振動；豎直方向的

2、彈簧掛一重球并使其上下振動；單擺；放在氣墊導(dǎo)軌上的滑片在左右兩根彈簧的作用下振動。提問：上述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象有何共同特點(diǎn)？引導(dǎo)學(xué)生得出一是往復(fù)運(yùn)動，二是有一個(gè)平衡位置，給出機(jī)械振動概念。學(xué)生舉例在自然界中還哪些現(xiàn)象是振動？再進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生思考：上述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象中，你認(rèn)為哪一個(gè)最簡單？為什么？學(xué)生討論、分析（此過程中，學(xué)生會從動力學(xué)、能量等不同角度分析上述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，最終認(rèn)為放在氣墊導(dǎo)軌上的滑片在左右兩根彈簧的作用下振動是最簡單的）然后再追問：還有比它更簡單的嗎？它忽略了哪些因素？引導(dǎo)學(xué)生自己建立水平方向彈簧振子的這一理想化模型。（二）構(gòu)建物理概念提問：水平方向的彈簧振子在永不停息地運(yùn)動著，我們該如何研究它的

3、運(yùn)動規(guī)律？學(xué)生：彈簧振子的運(yùn)動具有周期性，我們可以取它的一個(gè)周期進(jìn)行研究。在肯定學(xué)生取一個(gè)周期進(jìn)行研究的同時(shí)進(jìn)一步提問：但這一個(gè)周期內(nèi)的運(yùn)動也挺復(fù)雜的，我們還能否再繼續(xù)對它進(jìn)行分段研究？讓學(xué)生掌握對周期性運(yùn)動的分析方法后，引導(dǎo)學(xué)生分析AO、OA、AO、OA各段的運(yùn)動性質(zhì)分別是加速度變小的加速運(yùn)動、加速度變大的減速運(yùn)動、加速度變小的加速運(yùn)動、加速度變大的減速運(yùn)動。提出：對運(yùn)動性質(zhì)的描述除了速度、加速度，還涉及位移用來描述位置的變化，那么在這個(gè)運(yùn)動中，如果我們用初位置到末位置的有向線段來表示位置的變化，你覺得它能確定物理在某一時(shí)刻的位置嗎？學(xué)生討論后會提出如果初位置沒有固定的話，上述的表示方法是無

4、法物體在某一時(shí)刻位置的。于是追問：如果初位置固定，哪可以確定某一時(shí)刻的位置嗎？如果能，以哪個(gè)位置作為固定的初始位置比較好呢？由此得到在振動中所說的位移，都是指偏離平衡位置的位移。是指在某一時(shí)刻的位置。討論：位移、速度和加速度都是矢量，除了大小還有方向，那么在水平方向的彈簧振子中，振子做直線運(yùn)動，我們用什么方法來比較簡單的表示方向的變化？引導(dǎo)學(xué)生可用正負(fù)號表示直線運(yùn)動中方向后，提出如果我們規(guī)定向右為正方向，請學(xué)生分析下表中前三個(gè)物理量（位移x、速度v、加速度a）的變化。 振子的運(yùn)動AOOAAOOAx方向    大小  

5、0; v方向    大小    a方向    大小    F方向    大小     提問：振子為什么做周期性的往復(fù)運(yùn)動？學(xué)生討論分析后得到是因?yàn)樵谶@個(gè)運(yùn)動中，彈簧的彈力方向始終指向平衡位置O。給出回復(fù)力的概念。強(qiáng)調(diào)回復(fù)力是按力的作用效果命名的。學(xué)生分析上表中回復(fù)力F的變化。 （三）探究物理規(guī)律提問：前面我們已經(jīng)分析了水平方向彈

6、簧振子的運(yùn)動性質(zhì)及其為何會這樣運(yùn)動，現(xiàn)在請同學(xué)思考，在上述描述運(yùn)動性質(zhì)的三個(gè)物理量位移、速度、加速度中，選擇哪個(gè)物理量與描述運(yùn)動原因的物理量回復(fù)力之間的關(guān)系來表示這個(gè)運(yùn)動的規(guī)律比較合適？學(xué)生討論：F與a：方向始終相同，大小同增同減。（只有共性，F(xiàn)=ma）F與v：方向時(shí)同時(shí)反，大小此增彼減。（關(guān)系復(fù)雜，無法用簡單的數(shù)學(xué)公式表示）F與x：方向始終相反，大小同增同減。（關(guān)系獨(dú)具個(gè)性，F(xiàn)= -kx，k為常數(shù)）由此得到這里F與x的關(guān)系能夠表示彈簧振子獨(dú)特的運(yùn)動規(guī)律。從而得到簡諧運(yùn)動的定義：物體在跟偏離平衡位置的位移大小成正比，并且總指向平衡位置的回復(fù)力的作用下的振動。 （四）應(yīng)用物理規(guī)律分析前面視頻中觀察到的運(yùn)動是否屬于簡諧運(yùn)動？ 三.教學(xué)體會在問題探究式的教學(xué)模式中，以問題鏈作為教學(xué)過程的紐帶，其關(guān)鍵在于提出的問題是否緊扣教學(xué)主題，能否引發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突，所提的問題是否在學(xué)生的