《機(jī)械振動(dòng)“簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)”》教學(xué)設(shè)計(jì)與反思

1、機(jī)械振動(dòng)“簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)” 教學(xué)設(shè)計(jì)與反思劉志堅(jiān)一、教學(xué)設(shè)計(jì)教學(xué)目的：1、知道機(jī)械振動(dòng)是物體機(jī)械運(yùn)動(dòng)的另一種形式，知道機(jī)械振動(dòng)的概念；2、知道什么是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，理解簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)回復(fù)力的特點(diǎn)；3、理解簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)中各物理量的變化情況；教學(xué)重點(diǎn)：1、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的定義，2、培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、邏輯思維能力和實(shí)踐能力。教學(xué)難點(diǎn)： 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力特征。教學(xué)用具： 彈簧振子、單擺、擺鐘、一端夾緊的鋼條、音叉課件： PPt 文稿（帶Flash 動(dòng)畫）教學(xué)過程：1、提問：到目前為止，大家所了解的機(jī)械運(yùn)動(dòng)有哪幾種？（勻速直線運(yùn)動(dòng)，勻變速直線運(yùn)動(dòng)、平拋運(yùn)動(dòng)、勻速圓周運(yùn)動(dòng) ）。2、學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)、動(dòng)畫。并說說是什么樣的機(jī)械運(yùn)動(dòng)。演示

2、：?jiǎn)螖[、豎直彈簧下的鉤碼的振動(dòng)。動(dòng)畫：鐘擺，蕩秋千，思考：這些運(yùn)動(dòng)與我們以前了解的運(yùn)動(dòng)相比有什么區(qū)別？往復(fù)運(yùn)動(dòng)引出“機(jī)械振動(dòng)”概念。動(dòng)畫舉例：衣物在微風(fēng)中的搖擺，木板的顫動(dòng)、人走路時(shí)手臂的擺動(dòng)，地震。3、思考：物體為什么會(huì)做往復(fù)運(yùn)動(dòng)呢？物理學(xué)對(duì)物體運(yùn)動(dòng)的研究：（ 1）受力特征；（ 2）運(yùn)動(dòng)規(guī)律。物體做機(jī)械運(yùn)動(dòng)時(shí)，受力有何特征？運(yùn)動(dòng)規(guī)律怎樣？學(xué)生繼續(xù)觀察演示和動(dòng)畫，然后討論機(jī)械振動(dòng)的受力特征明確：物體一旦離開平衡位置，就會(huì)受到一個(gè)指向平衡位置的力的作用。引出“回復(fù)力”概念：4、教師講述：從今天開始，我們來了解機(jī)械振動(dòng)的一些最基本的知識(shí)。研究振動(dòng)也從最簡(jiǎn)單、最基本的振動(dòng)著手，這種振動(dòng)叫簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。演

3、示：氣墊彈簧振子的運(yùn)動(dòng)。引出理想模型：彈簧振子：在忽略摩擦和空氣阻力以及彈簧質(zhì)量的情況下，小球和彈簧組成的系統(tǒng)。5、彈簧振子的運(yùn)動(dòng)是機(jī)械振動(dòng)，必定受到回復(fù)力作用。請(qǐng)注意觀察振子的運(yùn)動(dòng)，思考：是什么力在充當(dāng)回復(fù)力呢？這個(gè)力的大小和方向有什么特點(diǎn)呢？請(qǐng)大家分組討論，填寫思考題。思考題：振子由A 向O運(yùn)動(dòng)時(shí)，彈簧彈力的方向指向_O_點(diǎn)；振子由O向 A 運(yùn)動(dòng)時(shí)，彈簧彈力的方向指向O 點(diǎn)；振子由A 向O運(yùn)動(dòng)時(shí)，彈簧彈力的方向指向O點(diǎn)；振子由O向 A 運(yùn)動(dòng)時(shí)，彈簧彈力的方向指向O點(diǎn)；根據(jù)胡克定律，彈簧彈力的大小F= kx。是彈力充當(dāng)回復(fù)力。思考提示：動(dòng)畫歸納：彈簧振子所受彈力是使振子振動(dòng)的回復(fù)力方向：總是

4、指向平衡位置，大小：F=kx（填表）式中： k為常數(shù)，叫勁度系數(shù)，簡(jiǎn)稱勁度；x 為彈簧的形變量6、請(qǐng)仔細(xì)觀察，看看在振動(dòng)過程中振子到平衡位置的距離跟彈簧的形變量x 有怎樣的關(guān)系， (動(dòng)畫)振動(dòng)物體總在平衡位置附近作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，根據(jù)這個(gè)特點(diǎn)，我們對(duì)振動(dòng)的位移作規(guī)定：振子的位移：以平衡位置為起點(diǎn)，叫做偏離平衡位置O的位移。提問：這樣規(guī)定位移后，振子振動(dòng)過程中，位移的大小與彈簧的伸長(zhǎng)量或縮短量有怎樣關(guān)系？位移的方向有什么特點(diǎn)？（動(dòng)畫）（填表）7、提問：彈簧振子的回復(fù)力的大小、方向與振動(dòng)的位移大小、方向有怎樣的關(guān)系？（動(dòng)畫）引出簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)概念。8、教師：當(dāng)振動(dòng)物體所受回復(fù)力滿足F=-kx 時(shí)，物體的振動(dòng)就

5、叫簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。那么，做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律又是怎樣的呢？我們已經(jīng)知道了簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的受力情況?，F(xiàn)在，先請(qǐng)證明：簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的加速度a=-kx/m9、接下來，請(qǐng)同學(xué)們思考并填寫下面的表格填表（大小填“增大”或“減小”或“不變”等；方向填“指向O”或“指向 A”或“指向 A”等）：振子運(yùn)動(dòng)AOOAA OOAX 大小方向F 大小方向a 大小方向v 大小方向動(dòng)能 EK勢(shì)能 Ep機(jī)械能 E10、小結(jié)并布置作業(yè)：練習(xí)一（2）、（ 3）、（ 4）二、教學(xué)反思（一）信息技術(shù)與課程整合的設(shè)想1、“機(jī)械振動(dòng)”概念的引入：（ 1）演示單擺的運(yùn)動(dòng)，豎直彈簧振子的運(yùn)動(dòng)。應(yīng)用媒體：?jiǎn)螖[；彈簧、重錘。（ 2）演示秋千和鐘擺的運(yùn)動(dòng)

6、動(dòng)畫（文稿“秋千”頁(yè)）。應(yīng)用媒體：用“控件工具”插入PPt 文稿的 Flash 動(dòng)畫（以下簡(jiǎn)稱“動(dòng)畫”）。讓學(xué)生觀察得出運(yùn)動(dòng)的共同點(diǎn)：“往復(fù)運(yùn)動(dòng)”2、“機(jī)械振動(dòng)”概念學(xué)習(xí)的反饋：（學(xué)生舉出一些其它的振動(dòng)實(shí)例）應(yīng)用媒體： 動(dòng)畫：衣物在微風(fēng)中的搖擺，木板的顫動(dòng)、 人走路時(shí)手臂的擺動(dòng)，地震。（文稿“地震”頁(yè)） 。3、“回復(fù)力”概念的引入：（ 1）演示氣墊彈簧振子的運(yùn)動(dòng)。應(yīng)用媒體：氣墊彈簧振子。（ 2）動(dòng)畫模擬，顯示振子的受力。應(yīng)用媒體：動(dòng)畫（文稿“動(dòng)畫”頁(yè)）。4、研究“彈簧振子”的運(yùn)動(dòng)（ 1）觀察彈簧振子的運(yùn)動(dòng)，重點(diǎn)：振子的運(yùn)動(dòng)快慢變化。應(yīng)用媒體：氣墊彈簧振子。（ 2）動(dòng)畫模擬彈簧振子的運(yùn)動(dòng)，學(xué)生觀

7、察振子的運(yùn)動(dòng)，分組討論，填寫思考題，歸納出振子所受回復(fù)力的大小、方向特征。應(yīng)用媒體：動(dòng)畫（文稿中的“動(dòng)畫”、“思考”頁(yè)）。5、引入“簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)”概念：（ 1）觀察動(dòng)畫，看看在振動(dòng)過程中振子到平衡位置的距離跟彈簧的形變量x 有怎樣的關(guān)系。應(yīng)用媒體：動(dòng)畫（文稿中的“動(dòng)畫”頁(yè)）（ 2）引入“對(duì)平衡位置的位移”概念。應(yīng)用媒體：動(dòng)畫（文稿中的“彈簧”頁(yè)）。（ 3）繼續(xù)觀察動(dòng)畫，看振子振動(dòng)過程中，位移的大小與彈簧的伸長(zhǎng)量或縮短量有怎樣關(guān)系？位移的方向有什么特點(diǎn)？應(yīng)用媒體：動(dòng)畫（文稿中的“動(dòng)畫”頁(yè)）（ 4）引入“簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)”概念6、“簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)”學(xué)習(xí)反饋：觀察彈簧振子運(yùn)動(dòng)的動(dòng)畫，填寫表格。應(yīng)用媒體：動(dòng)畫（文稿“動(dòng)

8、畫”、“表格”頁(yè)）7、整合教學(xué)過程結(jié)構(gòu)：演示：?jiǎn)螖[和豎直彈簧振子的運(yùn)動(dòng)秋千和鐘擺動(dòng)畫學(xué)生舉例“衣物擺”等動(dòng)畫演示：氣墊彈簧振子的運(yùn)動(dòng)觀察思考討論動(dòng)畫模擬振子的運(yùn)動(dòng)動(dòng)畫模擬彈簧觀察思考振子的運(yùn)動(dòng)位移概念簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)概念簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的討論（二）信息技術(shù)與課程整合的反思“媒體” 這一概念， 從教學(xué)的角度來說，是聯(lián)系學(xué)生與他們所學(xué)知識(shí)以及教師與他所傳授知識(shí)的媒介。 在物理教學(xué)中，在計(jì)算機(jī)多媒體技術(shù)得以應(yīng)用以前，教師所能利用的，只有實(shí)驗(yàn)器材和掛圖這樣一些傳統(tǒng)的媒體。計(jì)算機(jī)多媒體技術(shù)的應(yīng)用，使傳統(tǒng)的教學(xué)方式發(fā)生了很大的變化， 計(jì)算機(jī)的多媒體以其良好的集成性和靈活的交互性以及動(dòng)態(tài)的直觀性，為優(yōu)化課堂教學(xué)提供了一個(gè)寬

9、廣的舞臺(tái)。在物理教學(xué)中， 計(jì)算機(jī)多媒體技術(shù)與傳統(tǒng)的教學(xué)媒體相比較，有它獨(dú)具的優(yōu)勢(shì)。關(guān)于這一點(diǎn)， 本人曾經(jīng)寫了一篇文章“談多媒體在物理教學(xué)中的應(yīng)用”談及。在此只是結(jié)合本課時(shí)的多媒體應(yīng)用談?wù)勛约旱恼J(rèn)識(shí)。在進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)，首先應(yīng)當(dāng)明確一點(diǎn)，那就是：多媒體技術(shù)是輔助教學(xué)的一種手段。這一點(diǎn)， 在物理教學(xué)中是尤其重要的，因?yàn)槲锢硎且婚T實(shí)驗(yàn)的科學(xué)，物理概念和規(guī)律都是建立在實(shí)驗(yàn)事實(shí)的基礎(chǔ)之上。 所以，我們不能以輔代主， 比如說，以多媒體動(dòng)畫取代物理實(shí)驗(yàn)。因此在教學(xué)過程中，我注意以實(shí)驗(yàn)為主，以動(dòng)畫為輔?！皺C(jī)械振動(dòng)”概念的教學(xué)：?jiǎn)螖[和豎直彈簧振子的運(yùn)動(dòng)是直觀的，由學(xué)生親眼目睹；而秋千和鐘擺的運(yùn)動(dòng)也是學(xué)生所熟悉的，

10、這里引入動(dòng)畫， 也是為了使學(xué)生把實(shí)際的物理現(xiàn)象與抽象的“振動(dòng)”概念更好地聯(lián)系起來?！盎貜?fù)力” 概念的教學(xué)： 學(xué)生觀察氣墊彈簧振子的運(yùn)動(dòng)，可以指出振子所受彈力大小的變化情況， 但對(duì)力的方向所具有的特征，分析起來就比較吃力，而借助于動(dòng)畫，則可以把力的方向直觀地展現(xiàn)在學(xué)生的眼前，使學(xué)生對(duì)回復(fù)力的概念有更深切的感受?！昂?jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)”概念的教學(xué)：這是本課時(shí)的重點(diǎn)和難點(diǎn)所在。教材以“彈簧振子”為例而引入這一概念。這一概念的教學(xué)，第一步是讓學(xué)生認(rèn)識(shí)“彈簧振子”的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，包括對(duì)運(yùn)動(dòng)情況和受力特征的認(rèn)識(shí)。 在此，多媒體動(dòng)畫顯示出實(shí)驗(yàn)器材不具有的優(yōu)越性：我制作的動(dòng)畫，可將振動(dòng)過程放慢，讓學(xué)生看得更仔細(xì)；可隨時(shí)將運(yùn)動(dòng)

11、暫停，把實(shí)驗(yàn)以動(dòng)、靜結(jié)合的形式展示出來進(jìn)行分析。第二步是讓學(xué)生了解“簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)”的概念，這里有一個(gè)從“彈簧形變量”到“振子離開平衡位置的位移”由形象到抽象的過渡，借助于動(dòng)畫，使得這一過渡比較平穩(wěn)、自然，學(xué)生易于接受。第三步是對(duì)“簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)”知識(shí)的學(xué)習(xí)反饋。對(duì)“簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)”規(guī)律的認(rèn)識(shí)，包括對(duì)回復(fù)力、離開平衡位置的位移、加速度、速度以及振動(dòng)能量這些物理量的變化規(guī)律的認(rèn)識(shí)。 面對(duì)這么多的變量， 如果讓學(xué)生只是眼盯著實(shí)驗(yàn)器材去思考，很難取得好的教學(xué)效果， 而在我設(shè)計(jì)的動(dòng)畫中， 以上這些物理量的變化情況都以可變化長(zhǎng)度的箭頭形象地表示了出來， 其目的是希望能將這些抽象的變化規(guī)律以形象的動(dòng)畫形式印入學(xué)生的腦海中。將計(jì)算機(jī)多媒體技術(shù)應(yīng)用于輔助教學(xué)，可以說是一項(xiàng)創(chuàng)造性的工作。它應(yīng)盡可能地體現(xiàn)先進(jìn)教學(xué)理論， 以創(chuàng)設(shè)情境為主要任務(wù)。為了使創(chuàng)設(shè)情境得以實(shí)現(xiàn)， 需要對(duì)多媒體課件進(jìn)行精心設(shè)計(jì)，這就需要設(shè)計(jì)者充分理解教材，明確教學(xué)和學(xué)習(xí)目標(biāo)，把握學(xué)習(xí)的重點(diǎn)和難點(diǎn)；據(jù)此理順教學(xué)思路，考慮學(xué)生的認(rèn)知水平等等。然后是如何將自己的設(shè)想盡可能完美地通過多媒體體現(xiàn)出來這一工作就與設(shè)計(jì)者對(duì)多媒體技術(shù)掌握的程度有極大的關(guān)系。多媒體輔助教學(xué)的功能是極其強(qiáng)大的，在多年來應(yīng)用計(jì)算機(jī)多媒體技術(shù)的過程中，我越來越感覺自己對(duì)多媒體技術(shù)的了解還很不夠，可以說現(xiàn)在還只是了解了它的一些皮