《簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)》教學(xué)設(shè)計(jì)

1、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)教學(xué)設(shè)計(jì)江蘇省溧陽(yáng)中學(xué) 狄云峰教學(xué)內(nèi)容及對(duì)象分析本節(jié)是人教版全日制普通高級(jí)中學(xué)教科書(shū)（試驗(yàn)修訂本必修）物理第一冊(cè)、第九章機(jī)械振動(dòng)第一節(jié)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。機(jī)械振動(dòng)是較復(fù)雜的機(jī)械運(yùn)動(dòng)，振動(dòng)的知識(shí)在實(shí)際生活中有很多應(yīng)用（如心電圖、核磁共振儀、地震儀、鐘擺等），可以使學(xué)生聯(lián)系實(shí)際，擴(kuò)大知識(shí)面；同時(shí)，也是以后學(xué)習(xí)波動(dòng)知識(shí)的基礎(chǔ)。因此，學(xué)好此章內(nèi)容，具有承上啟下的作用。簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)是機(jī)械振動(dòng)這一章中最基本而又最重要的一節(jié)，是全章的基礎(chǔ)。簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)是機(jī)械振動(dòng)中最簡(jiǎn)單、最基本的一種運(yùn)動(dòng)形式，簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的位移、回復(fù)力、加速度和速度均在做周期性的變化。正確理解簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)過(guò)程中各物理量的變化規(guī)律，可以加深對(duì)以往所學(xué)的運(yùn)

2、動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)知識(shí)的理解；通過(guò)已學(xué)的運(yùn)動(dòng)形式的對(duì)比，可以更深入的比較各種條件下運(yùn)動(dòng)的變化情況。本節(jié)通過(guò)對(duì)機(jī)械振動(dòng)的教學(xué)和對(duì)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律的分析，幫助學(xué)生建立在周期性外力作用下運(yùn)動(dòng)的基本概念?，F(xiàn)階段高一的學(xué)生已具有一定的運(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)，但周期性變力作用下物體的運(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)；同時(shí)，高一學(xué)生只習(xí)慣于運(yùn)動(dòng)模式較為單一的情況，很難對(duì)較為復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)由清晰的認(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。心理學(xué)研究表明，在學(xué)生的學(xué)習(xí)中調(diào)動(dòng)眼、耳、口等各種感覺(jué)器官共同參與學(xué)習(xí)過(guò)程，則學(xué)習(xí)效率將得到極大的提

3、高；而建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論所要求的學(xué)習(xí)環(huán)境必須具備的基本要素是“情景創(chuàng)設(shè)”、“協(xié)商會(huì)話”和“信息資源提供”。為此在課堂教學(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、討論得出初步的簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律；最后通過(guò)電腦動(dòng)畫(huà)設(shè)計(jì)科學(xué)的模擬出各種情況下的運(yùn)動(dòng)情景，動(dòng)態(tài)的分析各個(gè)相關(guān)物理量的變化情況，給學(xué)生提供科學(xué)而豐富的信息資源，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)（一）知識(shí)目標(biāo)：1 知道什

4、么是機(jī)械振動(dòng)及其產(chǎn)生條件；理解回復(fù)力的含義；2 理解簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的條件，學(xué)會(huì)鑒別簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)；3 掌握簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)中相對(duì)于平衡位置的位移、速度、回復(fù)力和加速度的變化規(guī)律。（二）能力目標(biāo)：1 通過(guò)對(duì)物理現(xiàn)象的觀察、分析、討論和歸納，培養(yǎng)學(xué)習(xí)物理的科學(xué)的方法；2 通過(guò)對(duì)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的認(rèn)識(shí)，培養(yǎng)對(duì)忽略次要因素、突出主要矛盾的理想化方法的應(yīng)用；3 通過(guò)對(duì)彈簧振子振動(dòng)的分析得出簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的一般規(guī)律性的結(jié)論，培養(yǎng)“從個(gè)別到一般”的科學(xué)思維和概括能力；4 分析簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)過(guò)程中有關(guān)物理量的變化規(guī)律，認(rèn)識(shí)各物理量之間存在密切的相互關(guān)系，培養(yǎng)邏輯思維、辨證思維能力；5 正確識(shí)別機(jī)械振動(dòng)和簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)實(shí)例，提高聯(lián)系實(shí)際的能力。（三）德育目

5、標(biāo)：1 回復(fù)力和慣性這兩個(gè)矛盾的對(duì)立面是維持物體做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的內(nèi)因，而阻力足夠小則是外因，矛盾的對(duì)立統(tǒng)一是和諧的自然法則；2 不同的運(yùn)動(dòng)形式遵循不同的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，要切記具體情況具體分析；3 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的簡(jiǎn)諧美、對(duì)稱(chēng)美既是一種審美觀，又是一種科學(xué)方法。教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)、及解決方法（一）重點(diǎn)：1 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)回復(fù)力的特點(diǎn)；2 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)過(guò)程中相關(guān)物理量的變化規(guī)律。（二）難點(diǎn)：如何從已有得運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)的角度區(qū)分簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)中位移、速度和加速度的變化規(guī)律。（三）解決方法：1 布置復(fù)習(xí)運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)相關(guān)知識(shí)；2 采用實(shí)驗(yàn)演示、列表對(duì)比等為學(xué)生的學(xué)習(xí)創(chuàng)設(shè)真實(shí)情景；3 應(yīng)用多媒體模擬動(dòng)態(tài)過(guò)程，為學(xué)生的學(xué)習(xí)創(chuàng)設(shè)模擬真實(shí)情景，

6、增強(qiáng)直觀感受；4 引導(dǎo)學(xué)生觀察思考討論歸納，積極參與，積極思維，自主學(xué)習(xí)。教學(xué)媒體設(shè)計(jì)1 選用媒體：常規(guī)媒體+多媒體電腦，即多媒體輔助課堂教學(xué)方式；2 選擇的理論依據(jù)：授課的過(guò)程是授課者和學(xué)習(xí)者之間完成知識(shí)信息轉(zhuǎn)移的過(guò)程。教師向?qū)W生傳授知識(shí)的目的一是給學(xué)生傳遞某一學(xué)科知識(shí)（教學(xué)內(nèi)容）；二是促進(jìn)學(xué)生有效的學(xué)習(xí)。而學(xué)生面對(duì)教學(xué)信息，必然有兩種反應(yīng)：一是接受反應(yīng)，它表現(xiàn)為學(xué)生對(duì)教師傳授信息的理解程度；二是構(gòu)成反應(yīng)，它表現(xiàn)為學(xué)生將理解的知識(shí)轉(zhuǎn)換為自我能力的程度。顯然，構(gòu)成反應(yīng)是教學(xué)的目的和期望所在，而計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)方式能夠更有效的幫助提高期望值。因?yàn)樵谶@種教學(xué)模式下，計(jì)算機(jī)作為一種先進(jìn)的教學(xué)媒體，只是

7、教師進(jìn)行教學(xué)的一種手段。所使用的課件依據(jù)教學(xué)要求編制，內(nèi)容的選擇是跳躍的、不連貫的，只是借助教學(xué)軟件的幫助將教學(xué)內(nèi)容中不易直觀形象表現(xiàn)出來(lái)的、需要用大量語(yǔ)言和文字解釋的內(nèi)容通過(guò)多媒體形式非常具體形象的展現(xiàn)在學(xué)生的面前，在需要應(yīng)用時(shí)加以調(diào)用，這樣教師的主導(dǎo)地位并沒(méi)有改變，作為教學(xué)的組織者和引導(dǎo)者，并不受到“做死了”的、“面面俱到”的現(xiàn)成教學(xué)課件的束縛，可以根據(jù)教學(xué)需要和學(xué)生學(xué)習(xí)情況進(jìn)行調(diào)整；另一方面，通過(guò)多媒體課件的應(yīng)用將原本非常抽象而不易理解的物理過(guò)程形象生動(dòng)的表現(xiàn)出來(lái)，激發(fā)學(xué)生積極參與教學(xué)過(guò)程，變“虛”為“實(shí)”，降低了學(xué)生認(rèn)識(shí)的難度，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，收到很好的教學(xué)效果。3 課件來(lái)源：自

8、制儀器教具氣墊導(dǎo)軌、音叉、小槌、鋼片、水平方向和豎直方向的彈簧振子、單擺、電腦多媒體課件等教學(xué)過(guò)程及教學(xué)設(shè)計(jì)教學(xué)過(guò)程教學(xué)設(shè)計(jì)課間休息播放世界名曲給學(xué)生以舒緩、優(yōu)美的音樂(lè)感受，一方面使學(xué)生得到良好的休息，另一方面為教學(xué)打下伏筆（所有發(fā)聲的物體都在振動(dòng)）。引入新課實(shí)驗(yàn)演示：水平方向、豎直方向彈簧振子和單擺的運(yùn)動(dòng)。新課教學(xué)一、機(jī)械振動(dòng)：提問(wèn)：上述物體的運(yùn)動(dòng)就是我們今天要研究的機(jī)械振動(dòng)，那么上述運(yùn)動(dòng)有什么特點(diǎn)呢？學(xué)生討論、回答：來(lái)回運(yùn)動(dòng)，具有往復(fù)性提問(wèn)：凡是往復(fù)運(yùn)動(dòng)都是振動(dòng)嗎？如：人在教室里來(lái)回走動(dòng)、人拍皮球時(shí)皮球的運(yùn)動(dòng)是否是振動(dòng)？學(xué)生討論并回答：物體振動(dòng)時(shí)，必然在某一中心位置的兩側(cè)往復(fù)運(yùn)動(dòng)。教師：這

9、一中心位置叫平衡位置。1機(jī)械振動(dòng)：物體在平衡位置附近所做的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，叫做機(jī)械振動(dòng)，通常簡(jiǎn)稱(chēng)為振動(dòng)。學(xué)生舉例，生活中的機(jī)械振動(dòng)：水中的浮標(biāo)、風(fēng)中晃動(dòng)的樹(shù)枝、鐘擺的運(yùn)動(dòng)、所有發(fā)聲的物體等等。親身感受：用手感受聲帶的振動(dòng)，音叉的振動(dòng)等。2產(chǎn)生振動(dòng)的條件：提問(wèn)：上述物體為什么會(huì)作振動(dòng)？回憶：物體的運(yùn)動(dòng)與受力情況和初速度的關(guān)系緊密相關(guān)。如：勻速直線運(yùn)動(dòng)合外力為零； 平 拋 運(yùn) 動(dòng) 只受重力作用，初速度水平；勻速圓周運(yùn)動(dòng)合外力大小不變，方向始終指向圓心。結(jié)論：物體的運(yùn)動(dòng)變化和所受外力緊密相關(guān)。實(shí)驗(yàn)演示：氣墊導(dǎo)軌上水平方向彈簧振子的運(yùn)動(dòng)。學(xué)生分析振子振動(dòng)中的受力情況：重力、支持力、彈力學(xué)生討論：重力和支持力

10、平衡，振子的運(yùn)動(dòng)由彈簧彈力造成?，F(xiàn)象觀察：（電腦模擬展示）振子在平衡位置左側(cè)時(shí)，彈力向右；振子在平衡位置右側(cè)時(shí)，彈力向左；彈簧的彈力總指向平衡位置。歸納：回復(fù)力：振動(dòng)物體離開(kāi)平衡位置后就要受到指向平衡位置的力的作用，使振動(dòng)物體返回平衡位置，這樣的力叫做回復(fù)力。 回復(fù)力的特點(diǎn)：始終指向平衡位置?；貜?fù)力的作用：使振動(dòng)物體回到平衡位置。（振動(dòng)物體遠(yuǎn)離平衡位置時(shí)，使物體做減速運(yùn)動(dòng)；振動(dòng)物體向平衡位置運(yùn)動(dòng)時(shí)，使物體做加速運(yùn)動(dòng)。） （1）條件一：物體受到回復(fù)力的作用。提問(wèn)：豎直方向的彈簧振子和擺球運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力由誰(shuí)提供？由重力沿圓弧方向的分力提供回復(fù)力電腦模擬展示動(dòng)態(tài)過(guò)程：由重力和彈力的合力提供回復(fù)力歸納：

11、回復(fù)力是振動(dòng)物體所受的指向平衡位置的合外力，是根據(jù)效果命名的效果力。可以由某一個(gè)力、某幾個(gè)力的合力或某個(gè)力的分力提供。（和向心力進(jìn)行比較）提問(wèn)：在實(shí)際生活中的振動(dòng)最后都會(huì)停止，為什么？學(xué)生回答：要受到阻力的作用。實(shí)驗(yàn)演示：擺球在空氣中和水中振動(dòng)。提問(wèn)：有什么區(qū)別？為什么？學(xué)生觀察并回答：水中阻力大，振動(dòng)次數(shù)少；空氣中阻力小振動(dòng)次數(shù)多。（2）條件二：阻力足夠小；二、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)研究振動(dòng)要從最簡(jiǎn)單、最基本的振動(dòng)著手，這種振動(dòng)叫做簡(jiǎn)諧振動(dòng)（振動(dòng)過(guò)程中所受阻力為零）。實(shí)驗(yàn)演示：氣墊導(dǎo)軌上滑塊在彈簧作用下的振動(dòng)?；瑝K所受的阻力可以忽略不計(jì)，彈簧的質(zhì)量比滑塊小得多，也可忽略不計(jì)，這樣的系統(tǒng)稱(chēng)之為彈簧振子。1簡(jiǎn)

12、諧振動(dòng)的位移對(duì)平衡位置的位移： 實(shí)驗(yàn)演示：氣墊導(dǎo)軌上滑塊的振動(dòng)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)中位移大小：振子離開(kāi)平衡位置的距離。 方向：由平衡位置指向物體所在位置。 電腦展示振子運(yùn)動(dòng)過(guò)程中位移的變化情況。水平方向彈簧振子2簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)中的回復(fù)力：實(shí)驗(yàn)演示：氣墊導(dǎo)軌上滑塊的運(yùn)動(dòng)學(xué)生分析：振動(dòng)過(guò)程中所需要的回復(fù)力由彈簧的彈力提供。動(dòng)畫(huà)模擬：簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的回復(fù)力和位移之間的關(guān)系。學(xué)生討論，得出結(jié)論：結(jié)論：簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)過(guò)程中回復(fù)力與位移大小成正比，方向與位移方向相反。 （是判斷一個(gè)振動(dòng)是否為簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的依據(jù)。）3簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的規(guī)律： 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)中位移、回復(fù)力、加速度和速度的大小和方向均無(wú)時(shí)不刻不在變化，它們的變化具有什么樣的規(guī)律呢？學(xué)生

13、根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象思考討論。動(dòng)畫(huà)模擬：分別展示彈簧振子在振動(dòng)過(guò)程中x、F、a、v的大小和方向變化情況：逐步完成表格：振子的運(yùn)動(dòng)AOOAAOOA方向大小方向大小方向大小方向大小位移xOA變小OA變大OA變小OA變大回復(fù)力FAO變小AO變大AO變小AO變大加速度aAO變小AO變大AO變小AO變大速度vAO變大OA變小AO變大OA變小結(jié)論：1位移方向始終由平衡位置指向物體所在位置； 回復(fù)力、加速度的方向始終指向平衡位置。2位移和回復(fù)力：大小同步，方向相反回復(fù)力和加速度：大小和方向均同步3靠近平衡位置：位移、回復(fù)力、加速度均變小；速度變大。離開(kāi)平衡位置：位移、回復(fù)力、加速度均變大；速度變小。平衡位置處： 位

14、移、回復(fù)力、加速度均最大；速度最小。最大位移處： 位移、回復(fù)力、加速度均最??；速度最大。課堂小結(jié)1 機(jī)械振動(dòng)及其條件2 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)及其條件3 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)中各物理量的變化規(guī)律作業(yè)復(fù)習(xí)教學(xué)內(nèi)容，完成書(shū)P160/練習(xí)一（1）、（2）、（3）、（4）創(chuàng)設(shè)真實(shí)情景，給學(xué)生以直觀感受。引導(dǎo)學(xué)生觀察運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)。通過(guò)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，討論得出結(jié)論，引導(dǎo)學(xué)生注意和以往所學(xué)運(yùn)動(dòng)形式的區(qū)別。引導(dǎo)學(xué)生再次觀察上述實(shí)驗(yàn)并與人的來(lái)回走動(dòng)和皮球的上下運(yùn)動(dòng)進(jìn)行比較。理論聯(lián)系實(shí)際，增強(qiáng)對(duì)機(jī)械振動(dòng)的理解。親身感受，增強(qiáng)感性認(rèn)識(shí)。與以前所學(xué)內(nèi)容進(jìn)行對(duì)比，促進(jìn)學(xué)生的思維理想和對(duì)知識(shí)的同化和順應(yīng)。實(shí)驗(yàn)演示，提供真實(shí)情景。掌握科學(xué)方法，突出主要矛盾，忽略次要矛盾。動(dòng)畫(huà)模擬真實(shí)情景，動(dòng)態(tài)展示彈力的變化情況。引導(dǎo)學(xué)生觀察思考。 師生討論得出回復(fù)力的概念、特點(diǎn)和作用。前后聯(lián)系，增強(qiáng)課堂的完整性。學(xué)生分析物體的受力情況，討論回復(fù)力的產(chǎn)生。結(jié)合學(xué)生的分析討論，用電腦模擬運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的受力情況，給學(xué)生以動(dòng)態(tài)的過(guò)程，深入理解回復(fù)力的特點(diǎn)以及回復(fù)力的產(chǎn)生。學(xué)生根據(jù)上述分析討論得出回復(fù)力的確切含義。通過(guò)比較，前后貫通，加深理解。聯(lián)系實(shí)際，增強(qiáng)感性認(rèn)識(shí)。實(shí)驗(yàn)演示，提供真實(shí)情景。討論得出結(jié)論。實(shí)驗(yàn)演示，提供真實(shí)情景。忽略次要矛盾，突出主要