第2章 第1節(jié) 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)2023-2024學(xué)年新教材高二物理選擇性必修第一冊(cè)同步課堂高效講義配套教學(xué)設(shè)計(jì)（魯科版2019）

第2章第1節(jié)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)2023-2024學(xué)年新教材高二物理選擇性必修第一冊(cè)同步課堂高效講義配套教學(xué)設(shè)計(jì)（魯科版2019）主備人備課成員課程基本信息1.課程名稱：第2章第1節(jié)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)

2.教學(xué)年級(jí)和班級(jí)：高二年級(jí)

3.授課時(shí)間：2023-2024學(xué)年

4.教學(xué)時(shí)數(shù)：1課時(shí)

本節(jié)課主要講解簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的定義、特點(diǎn)及其相關(guān)公式，幫助學(xué)生理解簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的物理本質(zhì)，掌握解決簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)問題的方法。核心素養(yǎng)目標(biāo)1.理解物理概念：通過探究簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的特征，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)物理概念的理解能力，提高科學(xué)思維能力。

2.科學(xué)探究：通過實(shí)驗(yàn)觀察和數(shù)據(jù)分析，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和問題解決能力，發(fā)展科學(xué)探究素養(yǎng)。

3.科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，激發(fā)對(duì)物理現(xiàn)象的好奇心，培養(yǎng)對(duì)科學(xué)研究的責(zé)任感和熱情。學(xué)習(xí)者分析1.學(xué)生已經(jīng)掌握了哪些相關(guān)知識(shí)：

學(xué)生在之前的學(xué)習(xí)中已經(jīng)了解了基本的機(jī)械運(yùn)動(dòng)概念，如位移、速度、加速度等，并且對(duì)正弦函數(shù)和余弦函數(shù)有了初步的認(rèn)識(shí)。此外，他們可能已經(jīng)通過實(shí)驗(yàn)初步觀察過彈簧振子的運(yùn)動(dòng)。

2.學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、能力和學(xué)習(xí)風(fēng)格：

學(xué)生對(duì)探索自然界的規(guī)律通常持有較高的興趣，尤其是對(duì)實(shí)驗(yàn)操作和現(xiàn)象觀察。他們?cè)跀?shù)學(xué)和物理方面的邏輯思維能力較強(qiáng)，喜歡通過實(shí)驗(yàn)和數(shù)學(xué)模型來解決問題。部分學(xué)生可能偏好理論分析，而另一些學(xué)生可能更傾向于實(shí)驗(yàn)操作。

3.學(xué)生可能遇到的困難和挑戰(zhàn)：

學(xué)生可能在理解簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的數(shù)學(xué)描述上遇到困難，如正弦和余弦函數(shù)的應(yīng)用。此外，對(duì)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的周期性和相位等概念的理解可能存在障礙。在實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生可能會(huì)在測(cè)量和控制變量上遇到挑戰(zhàn)，以及如何從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中提煉出簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的規(guī)律。對(duì)于物理模型的抽象思維要求較高的學(xué)生來說，建立簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的物理模型可能是一個(gè)挑戰(zhàn)。學(xué)具準(zhǔn)備多媒體課型新授課教法學(xué)法講授法課時(shí)第一課時(shí)師生互動(dòng)設(shè)計(jì)二次備課教學(xué)資源-硬件資源：物理實(shí)驗(yàn)室、彈簧振子實(shí)驗(yàn)裝置、傳感器、計(jì)算機(jī)

-軟件資源：物理模擬軟件、數(shù)據(jù)處理軟件

-課程平臺(tái)：校園網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)

-信息化資源：數(shù)字教材、在線教學(xué)視頻、物理學(xué)科相關(guān)網(wǎng)站資源

-教學(xué)手段：小組討論、實(shí)驗(yàn)演示、數(shù)據(jù)分析、概念圖制作教學(xué)過程1.導(dǎo)入（約5分鐘）

-激發(fā)興趣：通過展示一段簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的動(dòng)畫，如擺動(dòng)的擺鐘，引發(fā)學(xué)生對(duì)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的好奇心。

-回顧舊知：回顧上節(jié)課學(xué)習(xí)的機(jī)械運(yùn)動(dòng)基本概念，如位移、速度、加速度，以及正弦和余弦函數(shù)的基本性質(zhì)。

2.新課呈現(xiàn)（約30分鐘）

-講解新知：介紹簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的定義、特點(diǎn)，包括恢復(fù)力與位移的關(guān)系、周期性、振幅等概念。詳細(xì)講解簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的數(shù)學(xué)描述，如位移隨時(shí)間變化的正弦或余弦函數(shù)。

-舉例說明：通過彈簧振子和單擺的例子，說明簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)在實(shí)際生活中的應(yīng)用，并用數(shù)學(xué)公式表達(dá)其運(yùn)動(dòng)規(guī)律。

-互動(dòng)探究：分組討論簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的特征，每組學(xué)生通過物理實(shí)驗(yàn)室中的彈簧振子裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，觀察并記錄運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，探討簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的規(guī)律。

3.鞏固練習(xí)（約15分鐘）

-學(xué)生活動(dòng)：學(xué)生在教師的指導(dǎo)下，使用傳感器和計(jì)算機(jī)記錄彈簧振子的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)處理軟件分析數(shù)據(jù)，繪制位移-時(shí)間圖像，驗(yàn)證簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的數(shù)學(xué)描述。

-教師指導(dǎo)：在學(xué)生實(shí)驗(yàn)過程中，教師巡回指導(dǎo)，幫助學(xué)生解決實(shí)驗(yàn)操作中的問題，指導(dǎo)學(xué)生正確處理和分析數(shù)據(jù)。

4.總結(jié)與反思（約10分鐘）

-學(xué)生匯報(bào)：每組學(xué)生匯報(bào)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，分享對(duì)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的理解。

-教師點(diǎn)評(píng)：教師對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)結(jié)果和匯報(bào)進(jìn)行點(diǎn)評(píng)，強(qiáng)調(diào)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的核心概念，總結(jié)本節(jié)課的重點(diǎn)內(nèi)容。

5.作業(yè)布置（約5分鐘）

-布置作業(yè)：設(shè)計(jì)幾道與簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)相關(guān)的習(xí)題，要求學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決問題，并準(zhǔn)備下一節(jié)課的討論內(nèi)容。學(xué)生學(xué)習(xí)效果學(xué)生學(xué)習(xí)效果主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1.知識(shí)掌握：學(xué)生能夠理解并準(zhǔn)確描述簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的基本概念，包括恢復(fù)力、位移、周期、振幅等，并能用數(shù)學(xué)語言（正弦或余弦函數(shù)）表達(dá)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的位移隨時(shí)間的變化規(guī)律。

2.實(shí)驗(yàn)技能：通過彈簧振子實(shí)驗(yàn)，學(xué)生能夠獨(dú)立操作實(shí)驗(yàn)裝置，正確記錄數(shù)據(jù)，使用數(shù)據(jù)處理軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，并繪制位移-時(shí)間圖像，驗(yàn)證簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的數(shù)學(xué)模型。

3.解決問題能力：學(xué)生在面對(duì)與簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)相關(guān)的物理問題時(shí)，能夠運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，通過邏輯推理和數(shù)學(xué)計(jì)算，解決實(shí)際問題，如計(jì)算簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的周期、振幅等。

4.科學(xué)探究素養(yǎng)：學(xué)生在實(shí)驗(yàn)探究過程中，能夠提出假設(shè)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，通過觀察和數(shù)據(jù)分析，得出結(jié)論，培養(yǎng)了科學(xué)探究的素養(yǎng)。

5.科學(xué)態(tài)度與責(zé)任感：學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中，表現(xiàn)出對(duì)物理現(xiàn)象的好奇心和探究欲望，能夠認(rèn)真對(duì)待實(shí)驗(yàn)，遵循科學(xué)方法，尊重實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，培養(yǎng)了嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和責(zé)任感。

6.團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力：在分組實(shí)驗(yàn)和討論中，學(xué)生能夠有效溝通，分工合作，共同完成任務(wù)，提高了團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。

7.知識(shí)遷移能力：學(xué)生能夠?qū)⒑?jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的概念和原理遷移到其他物理現(xiàn)象中，如波動(dòng)、電磁振蕩等，理解這些現(xiàn)象之間的聯(lián)系。

8.自主學(xué)習(xí)能力：學(xué)生在課后能夠自主查閱資料，擴(kuò)展對(duì)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)及相關(guān)物理概念的理解，提高了自主學(xué)習(xí)的能力。反思改進(jìn)措施（一）教學(xué)特色創(chuàng)新

1.結(jié)合信息技術(shù)，利用物理模擬軟件，讓學(xué)生直觀地觀察簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的變化過程，增強(qiáng)對(duì)運(yùn)動(dòng)規(guī)律的理解。

2.引入生活中的實(shí)例，如秋千、彈簧床墊等，使學(xué)生能夠?qū)⑽锢碇R(shí)與日常生活緊密聯(lián)系起來，提高學(xué)習(xí)的興趣和實(shí)用性。

（二）存在主要問題

1.教學(xué)組織上，實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)時(shí)間安排不夠充足，導(dǎo)致部分學(xué)生未能充分完成實(shí)驗(yàn)操作和數(shù)據(jù)分析。

2.教學(xué)方法上，課堂互動(dòng)環(huán)節(jié)有時(shí)顯得表面化，學(xué)生的深層思考和批判性思維未能得到充分激發(fā)。

3.教學(xué)評(píng)價(jià)上，對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)效果的評(píng)估主要依賴書面作業(yè)和考試，忽視了學(xué)生在實(shí)驗(yàn)和探究過程中的表現(xiàn)。

（三）改進(jìn)措施

1.優(yōu)化實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的時(shí)間安排，確保每個(gè)學(xué)生都有足夠的時(shí)間進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作和數(shù)據(jù)分析，同時(shí)增加課堂上的實(shí)驗(yàn)演示，讓學(xué)生更直觀地觀察簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。

2.采用更多的開放式問題和小組討論，鼓勵(lì)學(xué)生提出自己的觀點(diǎn)，通過課堂討論和思維碰撞，激發(fā)學(xué)生的批判性思維。

3.多元化評(píng)價(jià)體系，結(jié)合學(xué)生的實(shí)驗(yàn)表現(xiàn)、課堂參與度以及書面作業(yè)，全面評(píng)估學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，鼓勵(lì)學(xué)生主動(dòng)探究和思考。

4.在今后的教學(xué)中，更加注重學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)，通過課后項(xiàng)目作業(yè)和研究性學(xué)習(xí)，讓學(xué)生在實(shí)踐中提高解決問題的能力。

5.加強(qiáng)與學(xué)生的溝通，了解他們的學(xué)習(xí)需求，調(diào)整教學(xué)策略，使教學(xué)更加貼近學(xué)生的實(shí)際水平，提高教學(xué)效果。課后作業(yè)1.作業(yè)一：簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的定義及特征

請(qǐng)根據(jù)課堂所學(xué)，用自己的語言定義簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，并列舉三個(gè)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)特征。

參考答案：簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)是指物體在某一固定位置附近來回振動(dòng)，其特征包括：恢復(fù)力與位移成正比，方向總是指向平衡位置；位移隨時(shí)間的變化呈正弦或余弦函數(shù)；運(yùn)動(dòng)具有周期性。

2.作業(yè)二：簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的數(shù)學(xué)描述

已知一個(gè)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的位移公式為x=A*cos(ωt+φ)，其中A=0.05m，ω=2πrad/s，φ=π/4rad。求在t=1s時(shí)，物體的位移、速度和加速度。

參考答案：位移x=A*cos(ωt+φ)=0.05*cos(2π*1+π/4)≈-0.035m；速度v=-Aω*sin(ωt+φ)=-0.05*2π*sin(2π*1+π/4)≈-0.05πm/s；加速度a=-Aω2*cos(ωt+φ)=-0.05*(2π)2*cos(2π*1+π/4)≈0.2m/s2。

3.作業(yè)三：簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的周期

一個(gè)彈簧振子的質(zhì)量為0.1kg，彈簧勁度系數(shù)為20N/m。求該振子的振動(dòng)周期。

參考答案：根據(jù)公式T=2π√(m/k)，其中m為振子質(zhì)量，k為彈簧勁度系數(shù)，代入數(shù)據(jù)計(jì)算得T=2π√(0.1/20)≈0.63s。

4.作業(yè)四：簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的能量

一個(gè)簡(jiǎn)諧振子在振動(dòng)過程中，其最大位移為0.02m，最大速度為0.5m/s。求該振子的最大動(dòng)能和最大勢(shì)能。

參考答案：最大動(dòng)能E_k_max=1/2*m*v_max2=1/2*0.1*0.52=0.0125J；最大勢(shì)能E_p_max=1/2*k*x_max2=1/2