高中物理人教版 (新课标)选修31 简谐运动教学设计

这是一份高中物理人教版 (新课标)选修31 简谐运动教学设计，共1页。教案主要包含了教学目标，教学重点，教学难点，教学方法，教 具，教学过程等内容，欢迎下载使用。
1．知道机械振动是物体机械运动的另一种形式。知道机械振动的概念。
2．知道什么是简谐运动，理解间谐运动回复力的特点。
3．理解简谐运动在一次全振动过程中加速度、速度的变化情况。
4．知道简谐运动是一种理想化模型，了解简谐运动的若干实例，知道判断简谐运动的方法以及研究简谐运动的意义。
5．培养学生的观察力、逻辑思维能力和实践能力。
二、教学重点：简谐运动的规律
三、教学难点：简谐运动的运动学特征和动力学特征
四、教学方法：实验演示和多媒体辅助教学
五、教 具：轻弹簧和小球，水平弹簧振子，气垫式弹簧振子，自制CAI课件，计算机，大屏幕
六、教学过程
（一）新课引入
【演示】演示图1所示实验，在弹簧下端挂一个小球，拉一下小球，引导学生注意观察小球的运动情况。（培养学生观察实验的能力）
提问学生：小球的运动有哪些特点？（引发思考，激发兴趣）
学生讨论，然后请一位学生归纳。（培养学生表达能力）
师生共同分析后，抓住“中心两侧”和“往复性”两个基本特征，得出“机械振动”的概念。
师生一起列举生活中有关振动的例子，增强感性认识，进一步提出，“研究振动要从最简单、最基本的振动入手，这就是简谐运动”。（这实际上是交给学生一种研究问题的方法）
（二）进行新课
简谐运动的特点
【演示】演示水平弹簧振子（小球）的振动和气垫式弹簧振子（滑块）的振动（提醒学生注意观察他们振动的时间），（建立理想模型概念，隐含振动产生的条件。）
说明：小球和滑块质量相同，连接的弹簧也相同（为避免这些因素对问题分析的干扰）。
提出问题（由学生思考回答）
①、小球和滑块谁振动的时间长？为什么？（观察结果，滑块比小球振动时间长。原因是小球受摩擦阻力较大，滑块受到的阻力小。）
②、如果小球受到更大的摩擦阻力，其结果如何？（振动时间更短，甚至不振动。）
③、如果把滑块和小球受到的阻力忽略不计，弹簧的质量比滑块和小球的质量小得多，也忽略不计，其结果如何？（滑块和小球将持续振动。）
（通过这些问题，引发学生思考，培养学生的探究精神和推理能力）
(1)、打开CAI课件《简谐运动的特点》，切换到“弹簧振子”场景，向学生介绍“我们又遇到了一个理想化的物理模型”，如图2所示。
（教师要讲明“理想化”理想在那里，培养学生的建模能力）
此时，一个理想化的物理模型已经在学生的头脑中牢固的建立了起来。
（2）将场景切换到“位移”。通过课件演示，让学生了解弹簧振子的运动特点：振子作的是位移周期性变化的运动。通过演示，进一步指出，振子的位移起点总是从平衡位置开始的，位移的大小就等于弹簧的形变量。（为下一步得出胡克定律及回复力的特点埋下伏笔）（注意培养学生观察能力）
（3）将场景切换到“回复力”。通过课件演示，让学生建立起回复力的概念；通过演示让学生进一步了解回复力的变化特点，抓住简谐运动的动力学特征，适时提出胡克定律，得出简谐运动的定义。
提问：回复力的方向怎样？回复力的大小怎样？
引导学生回答：回复力的大小与位移大小成正比，方向总是指向平衡位置，即Ｆ＝－ｋｘ，从而得出简谐运动的定义。（从感性认识上升到理性认识，实现认识上的第一次飞跃。）
（4）将场景切换到“加速度”。演示加速度的变化情况。通过演示让学生知道，简谐运动是一个加速度不断变化的运动，即变加速运动。这就是简谐运动的运动学特征。
提问；加速度的方向怎样？大小如何变化？根据牛顿第二定律，你能写出加速度的表达式吗？
（培养学生运用学过的知识解决新问题的能力，加强知识迁移能力的培养。）
（5）最后将场景切换到“速度”。让学生观察简谐运动的速度特点，速度的大小和方向也是周期性变化的。
提问：根据振子速度大小的变化，你能确定振子加速度的方向吗？
（从多个角度培养学生应用所学知识解决问题的能力，养成勤于思考的好习惯）
至此，学生对简谐运动的运动学特征和动力学特征已经有了全面的了解，了解了简谐运动的物理实质，基本完成了教学目标。
概括归纳，继续提高
通过教材练习一(2)题（见下表），让学生进一步归纳、总结简谐运动中各物理量的变化，进一步明确简谐运动的特点，即位移、回复力、加速度、速度等物理量都是周期性变化的，从更高层次上把握简谐运动的规律，这也为下一节振幅、周期和频率的学习做好了准备。
（三）知识应用：教师提出问题：用轻弹簧悬挂一个振子，让它在竖直方向振动起来，你能说明振子的运动是简谐运动吗？（学以致用，解决实际问题，使学生从理性认识再上升到感性认识，实现认识上的第二次飞跃。）
（四）布置作业：
1．把练习一（课本第22页）（2）、（3）做在练习上。
2．补充：画出做简谐运动的物体的回复力Ｆ随位移ｘ变化的图像，并说明图像的物理意义
说明：
简谐运动是力学中的一个重点内容，也是综合运用运动学和动力学知识解决实际问题的一个具体例子。教学的重点是要学生理解简谐运动的规律，难点是要让学生理解简谐运动的运动学特征和动力学特征。在教学中注意通过计算机辅助教学，可以较好的突破教学的重点和难点，同时也调动了学生的积极性，使学生主动应用学到的新知识解决实际问题，从而收到较好的教学效果。
振子的振动
A O
O A’
A’ O
O A
对O点位移的方向和大小变化
向右
减小
向左
增大
向左
减小
向右
增大
回复力的方向和大小变化
向左
减小
向右
增大
向右
减小
向左
增大
加速度的方向和大小变化
向左
减小
向右
增大
向右
减小
向左
增大
速度的方向和大小变化
向左
增大
向左
减小
向右
增大
向右
减小