簡諧運動的描述教學(xué)設(shè)計

簡諧運動的描述教學(xué)設(shè)計課時名稱簡諧運動的描述學(xué)科物理課時1使用年級高二班額55課程類型新授課設(shè)計者教學(xué)內(nèi)容分析《簡諧運動的描述》人教版選擇性必修一第二章《機械振動》的第二節(jié)內(nèi)容。振動和波是貫穿力（包括聲）、熱、電、光等物理子學(xué)科中最典型的運動形式，在力學(xué)中有機械振動和機械波，在電學(xué)中有電磁振蕩和電磁波。本節(jié)課是在學(xué)生認識了什么是簡諧運動之后來學(xué)習(xí)描述簡諧運動的幾個物理量，是進一步認識簡諧運動的基礎(chǔ)課，同時也為交流電、電磁振蕩等知識的聯(lián)系和深化打下扎實的基礎(chǔ)。周期和頻率的概念在前面的勻速圓周運動的學(xué)習(xí)中已有所涉及，聯(lián)系藝術(shù)中的樂音，讓學(xué)生在藝術(shù)中感受物理知識的美妙。學(xué)情分析1.第一節(jié)學(xué)習(xí)了簡諧運動的運動學(xué)定義；2.數(shù)學(xué)中學(xué)生對正弦函數(shù)表達式，及振幅、相位等概念都有涉及。教學(xué)時要密切聯(lián)系舊有的知識，引導(dǎo)學(xué)生尋找物理與數(shù)學(xué)的連接點。利用演示、講解，傳感器實驗等方法，把突破難點的過程當成培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維和科學(xué)探究素養(yǎng)的過程，啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生積極思考，加強師生間的雙向活動，從而全面達到預(yù)期的教學(xué)目的和要求，使學(xué)生的學(xué)科素養(yǎng)得到提高。教學(xué)中，相位的概念是最為抽象的，也是這節(jié)課的教學(xué)難點，但學(xué)生在初中學(xué)過“月相”這一節(jié)內(nèi)容，讓學(xué)生很好的理解。教學(xué)目標1.通過對拇指琴發(fā)出聲音強度的變化這個實例的分析，通過觀察豎直彈簧振子這個理想模型的振動過程，明確振幅定義及意義，培養(yǎng)從實際情境中捕捉信息，獲取知識，并應(yīng)用知識的能力；2.分析拇指琴不同琴鍵發(fā)出不同聲音的原因，知道周期和頻率是影響簡諧運動的重要參量；通過手機物理工坊的實驗探究，找到豎直彈簧振子的周期和頻率的影響因素；通過觀察勻速圓周運動和簡諧運動的關(guān)系，尋找各種運動之間的聯(lián)系，知道大自然的和諧之美，并在實驗中培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度和責任感。3.通過觀察兩個彈簧振子的振動步調(diào)關(guān)系，理解相位的概念，并會從相位差的角度分析和比較兩個簡諧運動。教學(xué)過程教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)活動學(xué)生活動設(shè)計意圖學(xué)思靜悟一、振幅1．定義：振動物體離開平衡位置的__________。2．物理意義：振幅是描述振動____的物理量。3．單位：在國際單位制中，振幅的單位是______（符號：）4．標矢性：振幅是量。二、周期和頻率1.全振動：振動物體沿_____方向相繼通過同一位置所經(jīng)歷的過程。根據(jù)上圖描述一個全振動過程：。2．周期和頻率（1）周期：做簡諧運動的物體完成一次所需要的時間，單位：________。（2）頻率：物體完成的全振動的與的比值。數(shù)值上等于時間內(nèi)完成的全振動的次數(shù)，單位：________。（3）物理意義：周期和頻率都是描述簡諧運動的物理量。（4）周期和頻率之間的關(guān)系：__________。三、圓頻率。圓頻率與周期、頻率的關(guān)系：。三、相位1．表達式x=Asin(ωt+φ)中，________叫作相位，φ2．物理意義：相位代表了做簡諧運動的物體此時正處于一個運動周期中的。3．相位差：兩個具有__________的簡諧運動的相位之差，即。預(yù)習(xí)效果自我檢測：有兩個簡諧運動：x1＝3asin（8πbt＋4）π和x2＝9asin（8πbt＋2）π。它們的振幅之比是_________；它們的頻率各是_______,________；同時開始振動，它們的相位差總是__________。認真閱讀課本，預(yù)習(xí)本節(jié)內(nèi)容。尋找自己的理解難點，讓聽課有的放矢﹗導(dǎo)入新課機械振動在自然界和生活中很常見，我們要研究它，要讓它為人類服務(wù)，要破解它對人類帶來的破壞；簡諧運動與機械振動的關(guān)系。簡諧運動是最基本的機械振動，一個復(fù)雜的機械振動可以分解成幾個簡諧運動，所以我們要研究簡諧運動，為研究復(fù)雜的機械振動做好準備。回顧第一節(jié)的學(xué)習(xí)內(nèi)容，得出簡諧運動的表達表達式，引出本節(jié)的學(xué)習(xí)任務(wù)--研究表達式中各個符號的含義。閱讀學(xué)習(xí)目標明確學(xué)習(xí)目標學(xué)習(xí)目標一：振幅任務(wù)一：不斷嘗試，讓拇指琴發(fā)出更大的聲音。問題1：為什么撥動琴鍵會發(fā)出聲音？你怎樣讓琴鍵發(fā)出了更大的聲音？琴鍵的振動有什么變化？問題2：觀察兩個豎直彈簧振子的振動幅度，它們的振動幅度一樣大嗎？撥動手中的拇指琴弦，觀察，思考問題在動手操作與觀察中，獲取振幅的直觀感受。學(xué)習(xí)目標二：周期和頻率學(xué)習(xí)目標二：周期和頻率任務(wù)二：聽拇指琴的聲音，研究為什么不同的琴鍵會發(fā)出不同的聲音?；顒?：①猜測原因：頻率不同。②用手機物理工坊的“音頻自相關(guān)”展示撥動不同琴弦時的頻率，驗證猜想。猜想原因讓學(xué)生認識到“周期和頻率”對簡諧運動是有用的參量。引入對周期頻率的研究?；顒?.在右圖中，描述一個全振動過程。問題1：（1）物體從M運動到M'，是完成一次全振動嗎？為什么?（2）物體從P0向左運動，再向右回到P0，是完成了一次全振動嗎？為什么？（3）什么過程是完成了一次全振動?交流，匯報，總結(jié)在思考及回答問題中找到全振動的定義活動2：猜想彈簧振子的振動周期與什么因素有關(guān)？活動3：合作探究，應(yīng)用手機物理傳感器app尋找影響彈簧振子周期的因素。信息支持：利用手機物理工坊app驗證彈簧振子的周期與什么因素有關(guān)。實驗步驟：1.打開手機上的“手機物理工坊”app，懸掛好手機；2.將手機向下拉到一個合適位置；3.啟動手機屏幕右上角的“?”按鍵，并松手讓手機開始振動；4.觀察手機上的周期數(shù)值，待數(shù)值基本穩(wěn)定后，記錄數(shù)據(jù)；5.停住手機，按右上角的垃圾桶按鍵，清除數(shù)據(jù)，進行下一次實驗。6.收集數(shù)據(jù)，得出結(jié)論。不同振幅小A1中A2大A3周期結(jié)論不同彈簧軟K1中K2硬K3周期結(jié)論猜想討論交流合作探究得出結(jié)論讓學(xué)生經(jīng)歷從猜想到設(shè)計實驗到操作實驗到收集數(shù)據(jù)到得出結(jié)論的過程，培養(yǎng)學(xué)生嚴謹認真的科學(xué)態(tài)度和實事求是的科學(xué)責任。問題2：在簡諧運動表達式中有沒有描述振動快慢的量？問題3：（回顧）圓周運動中的ω叫什么名字？與周期和頻率是什么關(guān)系？問題4：在簡諧運動中ω叫什么名字？為什么它可以描述振動的快慢？與周期和頻率滿足什么關(guān)系？活動4：結(jié)合數(shù)學(xué)知識，推導(dǎo)簡諧運動的圓頻率ω與周期T和頻率f的關(guān)系?；顒?：觀看老師的課堂實驗，找到簡諧運動與勻速圓周運動的聯(lián)系。回顧勻速圓周運動中ω的知識對比數(shù)學(xué)知識推導(dǎo)圓頻率與周期、頻率的關(guān)系觀看老師的實驗視頻在對比中發(fā)現(xiàn)新知識在實驗中尋找自然界中各種運動知道的奇妙連續(xù)，體會大自然的和諧之美。學(xué)習(xí)目標三：相位和相位差任務(wù)三：觀察兩個彈簧振子的振動，體會振動步調(diào)的異同?；顒?：觀察兩個豎直彈簧振子的振動，進一步體會兩個振子振動步調(diào)的關(guān)系。問題1：①把兩個小球向下拉同樣的距離后同時放開，兩球的振動有什么特點？②)再次把兩個小球拉到相同的位置，先把第一個小球放開，再放開第二個小球，兩球的振動有什么特點？問題2：根據(jù)前面的學(xué)習(xí)思考，這兩個簡諧運動的振幅和周期、頻率相同嗎？我們只用振幅、周期、頻率能否完整描述一個簡諧運動的全部規(guī)律？還需要一個描述簡諧運動什么特點的物理量？觀察實驗交流討論在觀察中發(fā)現(xiàn)，振幅、周期和頻率還不足以描述簡諧運動的全部特征，引入相位的概念問題3：怎樣表示兩個彈簧振子的步調(diào)一致？相差14個周期？相差1觀察體會思考在兩個彈簧振子的振動步調(diào)對比中，引入相位差的概念板書設(shè)計簡諧運動的描述一振幅二周期和頻率三相位定義 1.全振動1定義單位