第二章 机械振动（单元解读课件）-2024-2025学年高二物理同步备课精品课件+导学案+分层作业（人教版2019选择性必修第一册）

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第二章 机械振动（单元解读）主讲老师：2023.XX.XX目录第一部分：《课标》要求《课标》要求2.2.1通过实验，认识简谐运动的特征。能用公式和图像描述简谐运动。2.2.2通过实验，探究单摆的周期与摆长的定量关系。知道单摆周期与摆长、重力加速度的关系。会用单摆测量重力加速度的大小。2.2.3通过实验，认识受迫振动的特点。了解产生共振的条件及其应用。第二部分：学习目标学习目标(1)通过实验观察，认识机械振动。会运用理想化方法建构弹簧振子模型。(2)通过观察、分析和推理，证明弹簧振子的位移一时间图像是正弦曲线，会用图像描述简谐运动。(3)经历探究简谐运动规律的过程，能分析数据、发现特点，形成结论。(1)理解振幅、周期、频率的概念，能用这些概念描述、解释简谐运动。(2)经历测量小球振动周期的实验过程，能分析数据、发现特点、形成结论。(3)了解相位、初相位。(4)会用数学表达式描述简谐运动。(1)会分析弹簧振子的受力情祝，理解回复力的概念。(2)认识位移、速度、回复力和加速度的变化规律及相互联系。(3)会用能量观，点分析水平弹簧振子动能、势能的变化情况，知道简谐运动中机械能守恒。学习目标(1)知道单摆是一种理想化模型，理解单摆模型的条件，能将实际问题中的对象和过程转化为单摆模型。(2)能通过理论推导，判定单摆小角度振动时的运动特点。(3)在探究单摆的周期与摆长的定量关系时，能分析数据、发现规律、形成合理的结论，能用已有的物理知识解释相关现象。(4)知道单摆周期与摆长、重力加速度的关系，能运用其解决相关实际问题。(1)会依据单摆周期公式确定实验思路。(2)能设计实验方案，会正确安装实验装置并进行实验操作。(3)能正确使用刻度尺测量单摆的摆长，能正确使用停表测量单摆的振动周期。(4)能正确处理数据，测出当地的重力加速度。(5)能从多个角度进行实验误差分析。学习目标(1)知道什么是阻尼振动和受迫振动，会用能量观点分析阻尼振动的振幅变化和受迫振动的共振现象。(2)通过实验认识固有频率、驱动力频率与振动频率之间的区别和联系，了解产生共振的条件，认识共振是受迫振动的一种特殊情况。(3)能够根据实际生活中的振动特点，应用振动的规律解释与解决相关问题第三部分：内容分析内容分析内容分析内容分析内容分析内容分析内容分析内容分析内容分析内容分析第四部分：本单元教学重点与难点本单元教学重点与难点1. 通过实验，认识简谐运动的特征。能用公式和图像描述简谐运动。2.通过实验，探究单摆周期和摆长的定量关系。知道单摆周期与摆长、重力加速度的关系。会用单摆测重力加速度。1. 能用公式和图像描述简谐运动。能用公式和图像描述简谐运动。2. 通过实验，探究单摆周期和摆长的定量关系。3. 知道单摆周期与摆长、重力加速度的关系。4.会用单摆测重力加速度。第五部分：教学策略教学策略1.用运动学概念来定义简谐运动 在学习简谐运动之前，学生对质点的运动已有一定的了解，例如匀速直线运动、匀变速直线运动、抛体运动、匀速圆周运动等。在学生的学习经验中，质点的运动是根据质点运动的轨迹、速度、加速度的特点来划分的，也就是说，是根据运动学的概念来定义和区分质点所做的是哪种运动。从质点的受力特征这一动力学角度看，如果物体在运动方向上所受的力与它偏离平衡位置位移的大小成正比，并且总是指向平衡位置，质点的运动就是简谐运动。学生觉得这是在用一种特殊的方法来研究一种崭新的运动，难以把简谐运动的新知识纳入原有的知识架构中，因而感到比较困难。针对以上问题，需要采用运动学的概念来引人和定义简谐运动，即：如果物体的位移与时间的关系遵从正弦函数的规律，即它教学策略1.用运动学概念来定义简谐运动的振动图像（位移一时间图像）是一条正弦曲线，这样的振动是一种简谐运动。只要学生对位移一时间图像的知识有所理解，凭以上定义，学生便可以直接想象出简谐运动的情形，有利于对简谐运动的理解。教学策略 2.帮助学生理解相位概念 要描述简谐运动的特征，仅用振幅、周期（或频率）两个物理量是不够的，它们只能描述做简谐运动物体的振动幅度和振动快慢，无法描述物体在振动过程中所处的状态。因此，教材进而用振幅、周期、相位三个物理量来描述物体的简谐运动，没有把“相位”这个物理量列为选学内容，而是作为必学内容放在教材的正文中。 为了帮助学生准确地认识振幅与频率，便于理解相位的意义，教材在编写思路上较以往作了较大调整。具体思路为：(1)第1节通过对弹簧振子位移与时间关系的探究，发现其满足正(余)弦关系，并将满足这种关系的运动称为简谐运动。根据数学正弦函数的一般表达式，写出简谐运动的函数表达式 。相比学习振幅、周期后再给出位移与时间的函教学策略 2.帮助学生理解相位概念数表达式，这种处理方式在内容的衔接上更顺畅一些。(2)有了函数表达式 ,结合具体模型，学生能更容易发现A、w、是描述简谱运动的关键物理量，能更准确把握振幅、周期概念，理解相位的物理意义。(3)这样的学习过程能加深学生对简谐运动位移随时间变化规律的函数及图像的理解，有利于教学目标的落实。教学策略3.加深学生对力和运动关系的理解物体的受力决定了物体运动的变化，通过分析物体的受力可以推断物体速度的变化；反之，通过物体运动的变化，也可以判断物体受力的特点，这是物理学研究的重要问题，也是需要重点培养的学科能力，为此，在第3节中，在分析弹簧振子的受力情况得到简谐运动回复力的特点之前，引导学生利用上述思想对简谐运动的受力特点进行分析，作出预判，既有利于帮助学生对弹簧振子的受力情况进行全面分析，又可以深化对力和运动关系的理解。教学策略4.提高学生的实验数据处理能力“单摆”一节共有三个问题：(1)根据做简谱运动物体的受力特征，确定单摆在小角度摆动过程中做简谐运动：(2)猜测并验证单摆的振动周期与哪些因素有关；(3)通过实验探究单摆的周期与摆长的关系。根据课程标准的要求，不难发现本节的关键在于：要发挥两个实验在提高学生实验素养上的作用。实验“探究单摆周期与摆长之间的关系”的一个重要特点是分析、处理实验数据。学生获得了一系列周期和摆长的对应数据之后，只能得出“摆长越长周期也越长”的定性结论，尚不能准确判断这些数据之间究竟有什么定量关系。因此，这是提高学生分析处理数据能力的机会。让学生对数据间的可能关系进行猜测，根据猜测来定义坐标系的横、纵坐标轴，使得在这样的坐标系中作出的图像是一条直线。由于单摆周期跟摆长的二次方根成正比，这为学生经历这种数据处理的过程提供了很好的条件。教学策略5.提高学生减小实验误差的能力“实验：用单摆测量重力加速度”一节主要从如何减小实验误差方面来提高学生的实验素养。首先，从实验装置和实验条件来思考减小误差的途径：实验装置要尽量接近理想单摆模型，实验操作要尽量实现小偏角的要求，其次，在收集实验数据的环节闸述了减小误差的方法和道理：为减小测量摆长所造成的相对误差，应选用摆长较长的单摆：为减小测量周期所造成的相对误差，可以测量单摆多次全振动的总时间，最后，再从数据处理的角度述了减小实验误差的方法：应多测几次求平均值，或者作出T-图像，求其斜率，进而计算出重力加速度。以上减小实验误差的方法，是对所有物理实验都适用的。以这个实验为载体，全面提高学生的实验素养。教学策略6.通过实验认识受迫振动与共振“受迫振动共振”一节的思维线索是：(1)物体在振动过程中总会受到阻力的作用，在阻力的作用下振动系统的能量在逐渐减少，振幅越来越小，直至停止振动；(2)如果给受到阻力的振动系统施加一个力，通过这个力做功补系统的能量损耗，使得振动能持续进行，这种振动就是受迫振动：(3)当施加的驱动力频率跟振动系统的固有频率相同时，驱动力做功对振动系统提供能量的效果最好，使得振动的振幅最大，这就是共振，为了帮助学生理解以上内容，应该通过实验进行探究与观察，加深对共振的利用及危害的认识。教学策略6.课时安排建议第1节 简谱运动 1课时第2节 简谱运动的描述 2课时第3节 简请运动的回复力和能量 1课时第4节 单摆 1课时第5节 实验：用单摆测量重力加速度 1课时第6节 受迫振动共振 1课时THANKSTHANKS感谢观看