簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)（教學(xué)設(shè)計(jì)）高二年級(jí)物理選擇性必修1（人教版）

2.1簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)教學(xué)設(shè)計(jì)備課人學(xué)科物理課題2.1簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)教學(xué)內(nèi)容分析本節(jié)在節(jié)前“問(wèn)題”中列舉了多個(gè)實(shí)例，通過(guò)讓學(xué)生歸納共同點(diǎn)來(lái)引出機(jī)械振動(dòng)的概念；而后從運(yùn)動(dòng)學(xué)的角度認(rèn)識(shí)彈簧振子，通過(guò)實(shí)驗(yàn)得出彈簧振子的位移一時(shí)間圖像；再通過(guò)數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)彈簧振子的位移一時(shí)間圖像是正弦曲線。簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)可以根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)特征分別進(jìn)行定義，本節(jié)根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)特征給出了簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的定義。本節(jié)的重點(diǎn)是形成簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的概念和認(rèn)識(shí)它的位移一時(shí)間圖像，難點(diǎn)是彈簧振子理想化模型的建構(gòu)和簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)位移與時(shí)間函數(shù)關(guān)系的得出。學(xué)情分析高二的學(xué)生已具有運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)的基本知識(shí)，對(duì)高中物理的學(xué)習(xí)要求和方法已具有一定的認(rèn)識(shí)，但在大小和方向都做周期性變化的力的作用下的物體運(yùn)動(dòng)還是第一次遇到，對(duì)這種運(yùn)動(dòng)模式的運(yùn)動(dòng)形式?jīng)]有抽象認(rèn)識(shí)；很難對(duì)較為復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)有清晰的認(rèn)識(shí)。為此，如何幫助他們建立合理的簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)情景是教學(xué)的關(guān)鍵。在課堂教學(xué)上首先通過(guò)實(shí)驗(yàn)演示給學(xué)生以直觀的感受，創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)的良好情景；再引導(dǎo)學(xué)生觀察、思考、討論應(yīng)用描點(diǎn)、描跡法、驗(yàn)證法、擬合法、類比法等科學(xué)方法得出初步的簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律，然后再次通過(guò)觀察、思考、討論得出正確而科學(xué)的結(jié)論。由此培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、空間想象能力、協(xié)同學(xué)習(xí)的能力和科學(xué)的思維能力，使學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程變得輕松而高效，并且同步培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力，為學(xué)生的可持續(xù)發(fā)展提供必要的訓(xùn)練。

教學(xué)目標(biāo)1.通過(guò)實(shí)驗(yàn)觀察，認(rèn)識(shí)機(jī)械振動(dòng)。會(huì)運(yùn)用理想化方法建構(gòu)彈簧振子模型。2.通過(guò)觀察、分析和推理，證明彈簧振子的位移一時(shí)間圖像是正弦曲線，會(huì)用圖像描述簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。3.經(jīng)歷探究簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律的過(guò)程，能分析數(shù)據(jù)、發(fā)現(xiàn)特點(diǎn)，形成結(jié)論。教學(xué)重難點(diǎn)1.教學(xué)重點(diǎn)：彈簧振子位移隨時(shí)間的變化規(guī)律及相應(yīng)的xt圖像的理解2.教學(xué)難點(diǎn)：準(zhǔn)確理解簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)xt圖像的物理意義教學(xué)過(guò)程教學(xué)環(huán)節(jié)教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖新課導(dǎo)入觀察下圖幾個(gè)常見(jiàn)的運(yùn)動(dòng)，具有什么共同特點(diǎn)？特點(diǎn):上述物體總是在某一位置附近做往復(fù)性的運(yùn)動(dòng)。學(xué)生嘗試總結(jié)圖片的共同運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)。利用學(xué)生身邊的事情引發(fā)學(xué)生思考物理問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生觀察生活，發(fā)現(xiàn)生活新課教學(xué)一、彈簧振子（一）機(jī)械振動(dòng)請(qǐng)同學(xué)們閱讀課文，結(jié)合前面的例子總結(jié)機(jī)械振動(dòng)的定義和特點(diǎn)。在學(xué)生總結(jié)的基礎(chǔ)上，和學(xué)生共同完善機(jī)械振動(dòng)的定義和特點(diǎn)：1.定義：我們把物體或物體的一部分在一個(gè)位置附近的往復(fù)運(yùn)動(dòng)稱為機(jī)械振動(dòng)，簡(jiǎn)稱振動(dòng)。2.特征：(1)有一個(gè)“中心位置”，也是振動(dòng)物體靜止時(shí)的位置；(2)運(yùn)動(dòng)具有往復(fù)性。提出問(wèn)題：你能舉出生活中，機(jī)械振動(dòng)的其他例子嗎？展現(xiàn)情境思考，并采用以下問(wèn)題分步引導(dǎo)：如圖，把一個(gè)有小孔的小球連接在彈簧的一端，彈簧的另一端固定，小球套在光滑的桿上，能夠自由滑動(dòng)。彈簧的質(zhì)量與小球相比可以忽略。小球運(yùn)動(dòng)時(shí)空氣阻力很小，也可以忽略。彈簧未形變時(shí)，小球所受合力為0，此時(shí)小球處于O點(diǎn)。把小球拉向右方，然后放開(kāi)，小球是否會(huì)做機(jī)械振動(dòng)？請(qǐng)嘗試從理論證明?！痉治觥啃∏蛟诨氐絆點(diǎn)前，小球做什么運(yùn)動(dòng)？提示：小球在回到O點(diǎn)時(shí)，小球做加速運(yùn)動(dòng)。（2）小球在回到O點(diǎn)時(shí)，小球做受力情況如何？速度如何？提示：小球回到O點(diǎn)合力為0，此時(shí)小球速度達(dá)到最大。（3）小球在回到O點(diǎn)向左運(yùn)動(dòng)后將做什么運(yùn)動(dòng)？提示：小球做減速運(yùn)動(dòng)。（4）小球減速至0后，小球會(huì)停下來(lái)嗎？為什么？提示：小球不會(huì)停下來(lái)，因?yàn)槠渌芎狭Σ粸??，F(xiàn)在，你能說(shuō)明小球的運(yùn)動(dòng)是否屬于機(jī)械振動(dòng)了嗎？提示：小球以O(shè)點(diǎn)為中心位置，在O點(diǎn)附近做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，故小球的運(yùn)動(dòng)屬于機(jī)械振動(dòng)。推導(dǎo)結(jié)束后后讓學(xué)生用實(shí)驗(yàn)證明。請(qǐng)學(xué)生閱讀課文，總結(jié)彈簧振子的定義，然后和學(xué)生一同總結(jié)彈簧振子的容。1.定義:小球和彈簧所組成的系統(tǒng)稱作彈簧振子，有時(shí)也把這樣的小球稱做彈簧振子或簡(jiǎn)稱振子。2.條件:（1）忽略摩擦力等各種阻力；（2）小球看成質(zhì)點(diǎn)；（3）忽略彈簧質(zhì)量;（4）彈簧始終在彈性限度內(nèi)。3.O點(diǎn)為平衡位置：物體原來(lái)靜止時(shí)的位置4.拓展思考：彈簧振子的平衡位置一定在彈簧的原長(zhǎng)位置嗎？不一定。如圖所示，用手把鋼球向上托起一段距離，然后釋放，鋼球便上下振動(dòng)，其振動(dòng)的平衡位置不在彈簧的原長(zhǎng)位置，而是在彈力與重力的合力為零的位置。學(xué)生閱讀課文并總結(jié)機(jī)械振動(dòng)的定義和特點(diǎn)。學(xué)生舉例子學(xué)生在在老師和導(dǎo)學(xué)案的分步引導(dǎo)下總結(jié)小球的運(yùn)動(dòng)，最后總結(jié)得出彈簧做的運(yùn)動(dòng)屬于機(jī)械振動(dòng)。學(xué)生觀看實(shí)驗(yàn)。學(xué)生回答嘗試會(huì)的彈簧振子不在彈簧原長(zhǎng)的情況。定義學(xué)生可以在課文總閱讀總結(jié)，特點(diǎn)需要根據(jù)以上的例子總結(jié)，培養(yǎng)鍛煉學(xué)生觀察總結(jié)能力。加深學(xué)生對(duì)機(jī)械振動(dòng)的理解。通過(guò)對(duì)彈簧振子的運(yùn)動(dòng)分析，再次加深對(duì)機(jī)械振動(dòng)的理解。培養(yǎng)學(xué)生利用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證推論，采用實(shí)驗(yàn)加推理結(jié)合，加深學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的理解，同時(shí)再次感受物理抽象模型建立的過(guò)程。加深學(xué)生對(duì)機(jī)械振動(dòng)和平衡位置的理解。二、彈簧振子的位移—時(shí)間圖像（一）彈簧振子的位移展示一下問(wèn)題，讓學(xué)生閱讀課文，并將一下填空補(bǔ)充完整：1.振子在某時(shí)刻的位移：從平衡位置指向振子在該時(shí)刻位置的有向線段；若規(guī)定振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)在平衡位置右側(cè)時(shí)位移為正，則它在平衡位置左側(cè)時(shí)位移為負(fù)。例如：振子在MM′之間振動(dòng)，O為平衡位置，振子的在某時(shí)刻的位移x情況：O→M:x的大小增大，方向始終向右。M→O:x的大小減小，方向始終向右。O→M′:x的大小增大，方向始終向左。M′→O:x的大小減小，方向始終向左。2.振子在某段時(shí)間內(nèi)的位移：由初位置指向末位置的有向線段。3.提出問(wèn)題，請(qǐng)說(shuō)明振子在某時(shí)刻的位移與在某段時(shí)間內(nèi)的位移的區(qū)別？在學(xué)生回答基礎(chǔ)上補(bǔ)充回答：振子在某時(shí)刻的位移方向總是背離平衡位置．如圖所示，振子在AA′之間振動(dòng)，O為平衡位置，t1時(shí)刻振子在M點(diǎn)的位移為xM，t2時(shí)刻振子在N點(diǎn)的位移為xN。而振子在Δt＝t2－t1時(shí)間內(nèi)的位移為xMN，方向如右圖所示．教師補(bǔ)充：通常說(shuō)的振子的位移是指某時(shí)刻的位移，即振子相對(duì)平衡位置的位移。因此在研究振動(dòng)時(shí)，字母x具有雙重含義：它既表示小球的位置(坐標(biāo))，又表示振子在某時(shí)刻的位移。提出問(wèn)題：怎樣才能得到小球位移與時(shí)間的關(guān)系？1.圖象的建立：用橫坐標(biāo)表示物體運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t，縱坐標(biāo)表示振動(dòng)物體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中相對(duì)平衡位置的位移x，建立坐標(biāo)系，如圖．圖像的獲取方式（教師介紹方法，展示實(shí)驗(yàn)視頻）方法一：手動(dòng)描圖法以小球的平衡位置為坐標(biāo)原點(diǎn)，規(guī)定水平向右為正方向，橫軸為時(shí)間t，縱軸為位移x。在坐標(biāo)系中標(biāo)出各時(shí)刻小球球心的位移，用曲線將其連接在一起，得到振動(dòng)圖像，如圖所示：方法二：頻閃照相法因?yàn)閿z像底片做勻速運(yùn)動(dòng)，底片運(yùn)動(dòng)的距離與時(shí)間成正比。因此，可用底片運(yùn)動(dòng)的距離代表時(shí)間軸，振子的頻閃照片反映了不同時(shí)刻振子離開(kāi)平衡位置的位移，也就是位移隨時(shí)間變化的規(guī)律。方法三：用傳感器和計(jì)算機(jī)描繪圖像學(xué)生閱讀課文，并將填空部分補(bǔ)充完整學(xué)生根據(jù)前面的內(nèi)容的填寫(xiě)回答區(qū)別。學(xué)生和老師共同總結(jié)實(shí)驗(yàn)步驟，觀看實(shí)驗(yàn)視頻，然后根據(jù)實(shí)驗(yàn)視頻和教師提供器材，完成實(shí)驗(yàn)。該處要是為學(xué)生準(zhǔn)備知識(shí)，為后面的學(xué)習(xí)探究坐下鋪墊。加深學(xué)生對(duì)某時(shí)刻位置與某段時(shí)間位移的概念。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)有難度，讓學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)，體會(huì)用實(shí)驗(yàn)分析問(wèn)題能力。三、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)（一）圖像分析根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果：這些圖中畫(huà)出的小球運(yùn)動(dòng)的x—t圖象很像正弦曲線，是不是這樣呢？如何驗(yàn)證？方法一：正弦函數(shù)代入法(1)假定所得曲線是正弦曲線，測(cè)量它的振幅和周期，寫(xiě)出對(duì)應(yīng)的正弦函數(shù)表達(dá)式；(2)在圖中選小球若干個(gè)位置，用刻度尺在圖中測(cè)量縱坐標(biāo)，將每個(gè)位移對(duì)應(yīng)的振動(dòng)時(shí)間代入表達(dá)式求出函數(shù)值，比較這一函數(shù)值與測(cè)量值，看是否相等，若可視為相等，則這條曲線就是正弦曲線。方法二：計(jì)算機(jī)函數(shù)圖像耦合法在圖中，測(cè)量小球在各個(gè)位置的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)。把測(cè)量值輸入計(jì)算機(jī)中，作出這條曲線，看一看小球的位移—時(shí)間關(guān)系是否可以用正弦函數(shù)表示。結(jié)論：彈簧振子沿一直線做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，其軌跡為一直線，而它的振動(dòng)圖像卻是正弦曲線。簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)請(qǐng)同學(xué)們于課文總結(jié)什么是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)？1.定義：如果物體的位移與時(shí)間的關(guān)系遵從正弦函數(shù)的規(guī)律，即它的振動(dòng)圖像（xt圖像）是一條正弦曲線，這樣的振動(dòng)是一種簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)是最基本的振動(dòng)。簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖像有什么物理意義？2.圖象意義:表示一個(gè)振子不同時(shí)刻所在的位置或者一個(gè)振子位移隨時(shí)間的變化規(guī)律。我們能從簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)圖像上獲取哪些信息？①任意時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)的位移的大小和方向。如圖甲所示，質(zhì)點(diǎn)在t1、t2時(shí)刻的位移分別為x1和－x2。②任意時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向：看下一時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)的位置，如圖乙中a點(diǎn)，下一時(shí)刻離平衡位置更遠(yuǎn)，故a此刻向上振動(dòng)。③任意時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)的速度、加速度、位移的變化情況及大小比較：看下一時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)的位置，判斷是遠(yuǎn)離還是靠近平衡位置，若遠(yuǎn)離平衡位置，則速度越來(lái)越小，加速度、位移越來(lái)越大，若靠近平衡位置，則速度越來(lái)越大，加速度、位移越來(lái)越小，如圖乙中b，從正位移向著平衡位置運(yùn)動(dòng)，則速度為負(fù)且增大，位移、加速度正在減小，c從負(fù)位移遠(yuǎn)離平衡位置運(yùn)動(dòng)，則速度為負(fù)且減小，位移、加速度正在增大。學(xué)生嘗試回答驗(yàn)證小球運(yùn)動(dòng)圖像是否是正玄曲線的辦法。學(xué)生根據(jù)自己實(shí)驗(yàn)結(jié)果帶點(diǎn)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)曲線是否是正弦函數(shù)。然后可以得出結(jié)論。學(xué)生閱讀課文思考問(wèn)題。學(xué)生嘗試回答問(wèn)題。學(xué)生根據(jù)圖象嘗試回答問(wèn)題。并與其他同學(xué)交流。學(xué)會(huì)多渠道分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。鍛煉學(xué)生閱讀并提取信息能力。進(jìn)一步理解圖像的物理意義。鍛煉學(xué)生讀圖能力。課堂總結(jié)動(dòng)量定理的應(yīng)用動(dòng)量定理的應(yīng)用板書(shū)設(shè)計(jì)第1節(jié)機(jī)械振動(dòng)作業(yè)設(shè)計(jì)作業(yè)分為兩塊，一是課堂練習(xí)，旨在對(duì)本堂課學(xué)習(xí)中動(dòng)量的概念和實(shí)驗(yàn)思路進(jìn)行檢測(cè)，一是分層練習(xí)，分層次的訓(xùn)練學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握情況。教學(xué)反思與評(píng)價(jià)此次教學(xué)中，我主要采用了課堂講授、互動(dòng)探究和組織討論等教學(xué)方法，以及設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、引導(dǎo)學(xué)生自行探究和總