《簡諧運動》教學(xué)設(shè)計

1、第 頁簡諧運動教學(xué)設(shè)計江蘇省溧陽中學(xué)狄云峰教學(xué)內(nèi)容及對象分析本節(jié)是人教版全日制普通高級中學(xué)教科書（試驗修訂本必修）物理第一冊、第九章機械振動第一節(jié)簡諧運動。機械振動是較復(fù)雜的機械運動，振動的知識在實際生活中有很多應(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)系實際，擴大知識面；同時，也是以后學(xué)習(xí)波動知識的基礎(chǔ)。因此，學(xué)好此章內(nèi)容，具有承上啟下的作用。簡諧運動是機械振動這一章中最基本而又最重要的一節(jié)，是全章的基礎(chǔ)。簡諧運動是機械振動中最簡單、最基本的一種運動形式，簡諧運動過程中的位移、回復(fù)力、加速度和速度均在做周期性的變化。正確理解簡諧運動過程中各物理量的變化規(guī)律，可以加深對以往所學(xué)

2、的運動學(xué)和動力學(xué)知識的理解；通過已學(xué)的運動形式的對比，可以更深入的比較各種條件下運動的變化情況。本節(jié)通過對機械振動的教學(xué)和對簡諧運動規(guī)律的分析，幫助學(xué)生建立在周期性外力作用下運動的基本概念?，F(xiàn)階段高一的學(xué)生已具有一定的運動學(xué)和動力學(xué)的基本知識，對高中物理的學(xué)習(xí)要求和方法已具有一定的認(rèn)識，但周期性變力作用下物體的運動還是第一次遇到，對這種運動模式的運動形式?jīng)]有抽象認(rèn)識；同時，高一學(xué)生只習(xí)慣于運動模式較為單一的情況，很難對較為復(fù)雜的運動由清晰的認(rèn)識。為此，如何幫助他們建立合理的簡諧運動情景是教學(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)動眼、耳、口等各種感覺器官共同參與學(xué)習(xí)過程，則學(xué)習(xí)效率將得到極大

3、的提高；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)商會話”和“信息資源提供”。為此在課堂教學(xué)上首先通過實驗演示給學(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、討論得出初步的簡諧運動規(guī)律；最后通過電腦動畫設(shè)計科學(xué)的模擬出各種情況下的運動情景，動態(tài)的分析各個相關(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）知識目標(biāo)：1知道

4、什么是機械振動及其產(chǎn)生條件；理解回復(fù)力的含義；2理解簡諧運動的條件，學(xué)會鑒別簡諧運動；3掌握簡諧運動中相對于平衡位置的位移、速度、回復(fù)力和加速度的變化規(guī)律。（二）能力目標(biāo)：1通過對物理現(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通過對簡諧運動的認(rèn)識，培養(yǎng)對忽略次要因素、突出主要矛盾的理想化方法的應(yīng)用；3通過對彈簧振子振動的分析得出簡諧運動的一般規(guī)律性的結(jié)論，培養(yǎng)“從個別到一般”的科學(xué)思維和概括能力；江蘇省溧陽中學(xué)分析簡諧運動過程中有關(guān)物理量的變化規(guī)律，認(rèn)識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；正確識別機械振動和簡諧運動實例，提高聯(lián)系實際的能力。（三）德育目標(biāo)

5、：回復(fù)力和慣性這兩個矛盾的對立面是維持物體做簡諧運動的內(nèi)因，而阻力足夠小則是外因，矛盾的對立統(tǒng)一是和諧的自然法則；不同的運動形式遵循不同的運動規(guī)律，要切記具體情況具體分析；簡諧運動的簡諧美、對稱美既是一種審美觀，又是一種科學(xué)方法。教學(xué)重點、難點、及解決方法（一）重點：簡諧運動回復(fù)力的特點；簡諧運動過程中相關(guān)物理量的變化規(guī)律。（二）難點：如何從已有得運動學(xué)和動力學(xué)的角度區(qū)分簡諧運動中位移、速度和加速度的變化規(guī)律。（三）解決方法：布置復(fù)習(xí)運動學(xué)、動力學(xué)相關(guān)知識；采用實驗演示、列表對比等為學(xué)生的學(xué)習(xí)創(chuàng)設(shè)真實情景；應(yīng)用多媒體模擬動態(tài)過程，為學(xué)生的學(xué)習(xí)創(chuàng)設(shè)模擬真實情景，增強直觀感受；引導(dǎo)學(xué)生觀察思考討論

6、歸納，積極參與，積極思維，自主學(xué)習(xí)。教學(xué)媒體設(shè)計選用媒體：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)：授課的過程是授課者和學(xué)習(xí)者之間完成知識信息轉(zhuǎn)移的過程。教師向?qū)W生傳授知識的目的一是給學(xué)生傳遞某一學(xué)科知識（教學(xué)內(nèi)容）；二是促進學(xué)生有效的學(xué)習(xí)。而學(xué)生面對教學(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，而計算機輔助教學(xué)方式能夠更有效的幫助提高期望值。因為在這種教學(xué)模式下，計算機作為一種先進的教學(xué)媒體，只是教師進行教學(xué)的一種手段。所使用的課件依據(jù)教學(xué)

7、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)出來的、需要用大量語言和文字解釋的內(nèi)容通過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)用時加以調(diào)用，這樣教師的主導(dǎo)地位并沒有改變，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)情況進行調(diào)整；另一方面，通過多媒體課件的應(yīng)用將原本非常抽象而不易理解的物理過程形象生動的表現(xiàn)出來，激發(fā)學(xué)生積極參與教學(xué)過程，變“虛”為“實”，降低了學(xué)生認(rèn)識的難度，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，收到很好的教學(xué)效果。3課件來源：自制儀器教具氣墊導(dǎo)軌、音叉、小槌、鋼片、水平方向

8、和豎直方向的彈簧振子、單擺、電腦多媒體課件等第2頁江蘇省溧陽中學(xué)教學(xué)過程教學(xué)設(shè)計第 #頁江蘇省溧陽中學(xué)教學(xué)過程教學(xué)設(shè)計第 頁教學(xué)過程及教學(xué)設(shè)計江蘇省溧陽中學(xué)教學(xué)過程教學(xué)設(shè)計第 #頁江蘇省溧陽中學(xué)教學(xué)過程教學(xué)設(shè)計第 #頁江蘇省溧陽中學(xué)教學(xué)過程教學(xué)設(shè)計第 #頁江蘇省溧陽中學(xué)教學(xué)過程教學(xué)設(shè)計第 #頁課間休息播放世界名曲引入新課實驗演示：水平方向、豎直方向彈簧振子和單擺的運動。給學(xué)生以舒緩、優(yōu)美的音樂感受，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）。創(chuàng)設(shè)真實情景，給學(xué)生以直觀感受。引導(dǎo)學(xué)生觀察運動的特點。江蘇省溧陽中學(xué)教學(xué)過程教學(xué)設(shè)計第 #頁江蘇省溧陽中學(xué)教學(xué)過程教學(xué)

9、設(shè)計第 #頁江蘇省溧陽中學(xué)教學(xué)過程教學(xué)設(shè)計第 頁江蘇省溧陽中學(xué)教學(xué)過程教學(xué)設(shè)計第 #頁新課教學(xué)通過觀察實驗現(xiàn)象，討論得出結(jié)論，引導(dǎo)學(xué)生注意和以往所學(xué)運動形式的區(qū)別。引導(dǎo)學(xué)生再次觀察上述實驗并與人的來回走動和皮球的上下運動進行比較。一、機械振動：提問：上述物體的運動就是我們今天要研究的機械振動，那么上述運動有什么特點呢？學(xué)生討論、回答：來回運動，具有往復(fù)性提問：凡是往復(fù)運動都是振動嗎？如：人在教室里來回走動、人拍皮球時皮球的運動是否是振動？學(xué)生討論并回答：物體振動時，必然在某一中心位置的兩側(cè)往復(fù)運動。教師：這一中心位置叫平衡位置。機械振動：物體在平衡位置附近所做的往復(fù)運動，叫做機械振動，通常簡稱

10、為振動。理論聯(lián)系實際，增強對機械振動的理解。親身感受，增強感性認(rèn)識。學(xué)生舉例，生活中的機械振動：水中的浮標(biāo)、風(fēng)中晃動的樹枝、鐘擺的運動、所有發(fā)聲的物體等等。親身感受：用手感受聲帶的振動，音叉的振動等。產(chǎn)生振動的條件：與以前所學(xué)內(nèi)容進行對比，促進學(xué)生的思維理想和對知識的同化和順應(yīng)。提問：上述物體為什么會作振動？回憶：物體的運動與受力情況和初速度的關(guān)系緊密相關(guān)。如：勻速直線運動合外力為零；平拋運動只受重力作用，初速度水平；勻速圓周運動合外力大小不變，方向始終指向圓心。實驗演示，提供真實情景。結(jié)論：物體的運動變化和所受外力緊密相關(guān)。實驗演示：氣墊導(dǎo)軌上水平方向彈簧振子的運動。學(xué)生分析振子振動中的受力

11、情況：重力、支持力、彈力學(xué)生討論：重力和支持力平衡，振子的運動由彈簧彈力造成?，F(xiàn)象觀察：（電腦模擬展示）振子在平衡位置左側(cè)時，彈力向右；振子在平衡位置右側(cè)時，彈力向左；掌握科學(xué)方法，突出主要矛盾，忽略次要矛盾。動畫模擬真實情景，動態(tài)展示彈力的變化情況。引導(dǎo)學(xué)生觀察思考。彈簧的彈力總指向平衡位置。江蘇省溧陽中學(xué)教學(xué)過程教學(xué)設(shè)計第 頁江蘇省溧陽中學(xué)教學(xué)過程教學(xué)設(shè)計第 #頁師生討論得出回復(fù)力的概念、特點和作用。前后聯(lián)系，增強課堂的完整性。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，用電腦模擬運動過程中的受力情況，給學(xué)生以動態(tài)的過程，深入理解回復(fù)力的特點以及回復(fù)力的產(chǎn)生。歸納：回復(fù)力

12、：振動物體離開平衡位置后就要受到指向平衡位置的力的作用，使振動物體返回平衡位置，這樣的力叫做回復(fù)力。回復(fù)力的特點：始終指向平衡位置。回復(fù)力的作用：使振動物體回到平衡位置。（振動物體遠(yuǎn)離平衡位置時，使物體做減速運動；振動物體向平衡位置運動時,使物體做加速運動。）（1）條件一：物體受到回復(fù)力的作用。提問：豎直方向的彈簧振子和擺球運動的回復(fù)力由誰提供？電腦模擬展示動態(tài)過程：由重力和彈力的合力提供回復(fù)力由重力沿圓弧方向的分力提供回復(fù)力學(xué)生根據(jù)上述分析討論得出回復(fù)力的確切含義。歸納：回復(fù)力是振動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?？梢杂赡骋粋€力、某幾個力的合力或某個力的分力提供。通過

13、比較，前后貫通，加深理解。聯(lián)系實際，增強感性認(rèn)識。實驗演示，提供真實情景。討論得出結(jié)論。（和向心力進行比較）提問：在實際生活中的振動最后都會停止，為什么？學(xué)生回答：要受到阻力的作用。實驗演示：擺球在空氣中和水中振動。提問：有什么區(qū)別？為什么？學(xué)生觀察并回答：水中阻力大，振動次數(shù)少；空氣中阻力小振動次數(shù)多。（2）條件二：阻力足夠小；二、簡諧運動實驗演示，提供真實情景。忽略次要矛盾，突出主要矛盾,研究振動要從最簡單、最基本的振動著手，這種振動叫做簡諧振動（振動過程中所受阻力為零）。實驗演示：氣墊導(dǎo)軌上滑塊在彈簧作用下的振動?；瑝K所受的阻力可以忽略不計，彈簧的質(zhì)量比滑塊小是科學(xué)研究的常用方法。實驗演

14、示，提供真實情景。得多，也可忽略不計，這樣的系統(tǒng)稱之為彈簧振子。1簡諧振動的位移一一對平衡位置的位移：實驗演示：氣墊導(dǎo)軌上滑塊的振動AJ0Auu水平方向彈簧振子江蘇省溧陽中學(xué)教學(xué)過程教學(xué)設(shè)計第 #頁江蘇省溧陽中學(xué)教學(xué)過程教學(xué)設(shè)計第 #頁江蘇省溧陽中學(xué)教學(xué)過程教學(xué)設(shè)計第 頁江蘇省溧陽中學(xué)教學(xué)過程教學(xué)設(shè)計第 #頁根據(jù)實驗演示，討論得出位移的大小、方向，并與以前所學(xué)的位移概念進行區(qū)別。電腦模擬展示動態(tài)變化過程，增強感性認(rèn)識。簡諧運動中位移大小：振子離開平衡位置的距離。方向：由平衡位置指向物體所在位置。電腦展示振子運動過程中位移的變化情況。2簡諧運動中的回復(fù)力：實驗演示：氣墊導(dǎo)軌上滑塊的運動根據(jù)前面所

15、學(xué)，當(dāng)堂鞏固。學(xué)生分析：振動過程中所需要的回復(fù)力由彈簧的彈力提供。Fkx回動畫模擬：簡諧運動過程中的回復(fù)力和位移之間的關(guān)系。江蘇省溧陽中學(xué)教學(xué)過程教學(xué)設(shè)計第 #頁江蘇省溧陽中學(xué)教學(xué)過程教學(xué)設(shè)計第 #頁電腦動態(tài)模擬，增強感性認(rèn)江蘇省溧陽中學(xué)教學(xué)過程教學(xué)設(shè)計第 頁江蘇省溧陽中學(xué)教學(xué)過程教學(xué)設(shè)計第 #頁X；:F:?_!通過動力學(xué)分析和動畫模擬，自然得出結(jié)論。學(xué)生討論，得出結(jié)論：結(jié)論：簡諧運動過程中回復(fù)力與位移大小成正比,方向與位移方向相反。（F-kx是判斷一個振動是否為簡諧運動的依據(jù)。）回3簡諧運動的規(guī)律：簡諧運動中位移、回復(fù)力、加速度和速度的大小和方向均無時不刻不在變化，它們的變化具有什么樣的規(guī)律呢？學(xué)生根據(jù)實驗現(xiàn)象思考討論。動畫模擬：分別展示彈簧振子在振動過程中x、F、a、v的大小和方向變化情況：討論、思考的基礎(chǔ)上用電腦進行模擬展示，使學(xué)生的學(xué)習(xí)效果提咼。江蘇省溧陽中學(xué)第7頁江蘇省溧陽中學(xué)教學(xué)過程教學(xué)設(shè)計第 #頁教學(xué)過程教學(xué)設(shè)計逐步完成表格：學(xué)生比較、討論得出結(jié)論。學(xué)生根據(jù)課堂內(nèi)容自我回憶，教師引導(dǎo)共同完成。針對課堂內(nèi)容，促進內(nèi)容鞏固和消化吸收。振子的運動ATOOTAATOOTA方向大小方向大小方向大小方向大小位移XOTA變小OTA變大OTA變小OTA變大回復(fù)力FATO變小ATO變大ATO變小ATO變大加速度aATO變小ATO變大ATO變小ATO變大速度VATO變大OTA變小ATO