簡諧運動教學設計

1、“簡諧運動”-教學設計學 校：戶縣電廠中學 年級學科：高二物理姓 名： 梁夏 日 期：2015年5月13日“簡諧運動”教學設計【教材依據(jù)】人教版普通高中課程標準實驗教科書物理選修3-4第十一章第一節(jié)簡諧運動。一、 設計思路1.指導思想：簡諧運動是高中物理學習當中一種重要的運動形式，也是最簡單胡一種機械振動的形式。在教材中，將“位移與時間的關系遵從正弦函數(shù)規(guī)律的振動”稱為簡諧運動，尊重了學生的認知規(guī)律，有利于對簡諧運動的教學過程。那么通過實驗探究，讓學生認識彈簧振子的位移時間圖象是一條正弦曲線，是本節(jié)課的關鍵。本節(jié)課的教學設計圍繞該知識點在實驗探究的過程中展開。學生在探究過程中通過實驗，不僅能夠

2、發(fā)現(xiàn)彈簧振子的位移時間圖象是一條正弦曲線，而且還可以有意識地發(fā)展“猜想”“設計實驗”和“分析論證”的能力。與此同時，本節(jié)課使用了多種現(xiàn)代化技術（例如：視頻播放，F(xiàn)lash動畫展示，PPT多媒體課件，數(shù)字化信息系統(tǒng)軟件，位移傳感器，數(shù)字采集器等技術），這樣既發(fā)展了學生學習興趣并合理整合并利用現(xiàn)代化優(yōu)質(zhì)資源，又提高了教學以及學習效率。2.教學目標知識與技能1）認識彈簧振子。2）. 利用現(xiàn)代化優(yōu)質(zhì)資源可以直觀了解彈簧振子的位移時間圖象是一條正弦曲線。3）能從質(zhì)點運動的位移時間圖象特征理解什么是簡諧運動。4）.播放Flash動畫以及單擺沙漏實驗，看到的位移-時間圖象，通過白紙運動的位移和時間的轉(zhuǎn)換，認

3、識圖象“時間坐標軸”的意義。過程與方法1）根據(jù)原有認知和實驗，對彈簧振子振動圖象特征作出猜想。2）經(jīng)歷設計實驗的過程（構(gòu)建通過實驗檢驗猜想的操作方案）。3）經(jīng)歷分析論證的過程，并分析實驗誤差的原因。情感態(tài)度與價值觀1）通過對簡諧運動的圖象的探究，培養(yǎng)學生認真、嚴謹、實事求是的科學態(tài)度。2）列舉振動圖象在實踐中的應用并增強學生的實踐意識3、教學重點與難點教學重點彈簧振子的位移時間圖象是一條正弦曲線。教學難點檢驗彈簧振子位移時間圖象是正弦曲線的實驗設計二、 教學準備計算機，數(shù)字化信息系統(tǒng)軟件，位移傳感器，數(shù)字采集器，多功能導軌，鐵架臺，氣墊導軌，氣泵，改裝的彈簧振子（在氣墊導軌實驗的彈簧振子上加上

4、一個豎直放置的薄鐵片，在小車實驗的小車前方安裝一薄木板，以方便位移傳感器能夠保證測量的位移隨時間變化的數(shù)據(jù)是準確的），小車，彈簧，皮管，直尺，制作ppt課件，制作彈簧振子的運動Flash動畫（利用動畫制作軟件Flash MX制作彈簧振子的運動并體現(xiàn)振子在有摩擦時的運動情況是位移減小的和摩擦力減少時的運動情況位移逐漸趨于不變，幫助學生理解彈簧振子是理想化模型的這一思想）。視頻（噴漆罐上下振動的圖象）引入視頻展示物體運動圖象彈簧振子理想模型和Flash動畫展示對彈簧振子xt圖象的猜想學生猜想對xt圖象猜想的檢驗整合現(xiàn)代化技術實驗設計分析簡諧運動定義、圖象及其應用教學流程 三、教學過程引入視頻展示物

5、體（噴漆罐）上下振動時的位移圖象振動是自然界中普遍存在的一種運動形式，微風中樹枝的顫動、心臟的跳動、鐘擺的擺動、聲帶的振動這些物體的運動都是振動。物體振動時有什么特征？能夠形成振動的條件是：其一，阻力足夠??；其二，物體平衡位置附近做往復運動會。把次要因素忽略，抽象出理想模型，以彈簧振子為例：(一)、彈簧振子1.彈簧振子概念把一個有孔的小球裝在彈簧的一端，彈簧的另一端固定，小球穿在光滑的桿上，能夠自由滑動，兩者之間的摩擦可以忽略，彈簧的質(zhì)量與小球相比也可以忽略，這樣的系統(tǒng)稱為彈簧振子。條件（理想化模型）：（1）物體看成質(zhì)點（2）忽略彈簧質(zhì)量（3）忽略摩擦力小球原來靜止時的位置叫平衡位置。播放Fl

6、ash動畫，讓學生可以清晰的看到彈簧振子的振動過程，體現(xiàn)陣子在有摩擦時的運動情況是位移減小的和摩擦力減少時的運動情況位移逐漸趨于不變，幫助學生理解彈簧振子是理想化模型的這一思想和平衡位置這一物理概念。2.建立研究振子運動的一維坐標系小球的平衡位置為坐標原點O，沿著它的振動方向建立坐標軸，小球在平衡位置的右邊時它對平衡位置的位移為正，在左邊時為負。今后研究振動時所說的位移，都是相對于平衡位置的位移。(二)、對彈簧振子位移時間圖象的探究1對彈簧振子位移時間圖象的猜想觀察彈簧振子運動，猜想彈簧振子位移時間圖象為正弦曲線。2對彈簧振子位移時間圖象猜想的實驗設計（1）實驗設計我們使用電腦軟件來做一下實際

7、中的彈簧振動的位移時間圖象。實驗一：在小車振動的同時，使用位移傳感器和數(shù)字采集器將實驗數(shù)據(jù)采集并利用電腦繪制圖象。師生互動：師：我們發(fā)現(xiàn)振動圖象的振幅隨時間的變化是慢慢減小的，造成這樣的原因是什么呢？（生：因為小車和導軌間存在摩擦阻力）師：那是不是就說明我們之前所猜想的彈簧振子位移時間圖象為正弦曲線是錯誤的呢？（生：不是，彈簧振子是理想化模型，它需滿足條件（1）物體看成質(zhì)點（2）忽略彈簧質(zhì)量（3）忽略摩擦力）師：那我們盡可能減小導軌間的摩擦阻力，來看一下物體的運動的圖象。實驗二：利用氣泵在物體與導軌之間形成空氣薄層，將物體與導軌隔離達到減小摩擦的目的。在物體振動的同時，使用位移傳感器和數(shù)字采集

8、器將實驗數(shù)據(jù)采集并利用電腦繪制圖象。繪制圖象并將其進行正弦曲線擬合發(fā)現(xiàn)實際的振動是阻尼振動，完全無阻力的振動是不可能的。（進一步理解彈簧振子是一個理想化模型）結(jié)論：彈簧振子的位移時間圖象是正弦曲線。上述猜想得到檢驗。(三)、簡諧運動1.簡諧運動的定義如果質(zhì)點的位移與時間的關系遵從正弦函數(shù)的規(guī)律，即它的振動圖象（xt圖象）是一條正弦曲線，這樣的振動叫簡諧運動。2.如何判斷一個振動是否是簡諧運動（1）繪制物體的位移時間圖象實驗繪制振動圖象的方法和意義演示：視頻以及Flash動畫展示圖象是正弦曲線的運動是簡諧運動 如果在紙上繪制直角坐標系，用刻度尺測量橫坐標軸上有關點的坐標值，標注在紙上。其橫坐標軸

9、表示白紙拖動的距離，上面標明了具體的數(shù)值。若已知電機拖動白紙的速度是10cm/s，現(xiàn)把圖象的橫坐標軸改為時間軸，使其成為重錘振動的位移時間圖象，把圖中的長度標度改為時間標度。（可理解實驗圖象橫坐標軸的意義）實驗繪制振動圖象在生產(chǎn)生活中的應用心電圖儀繪心電圖，間隔均勻表示心跳有規(guī)律，不均勻則是心律不齊了。地震儀繪地震圖線，用勻速圓周運動的弧長計時。（2）對振動圖線是否是正弦曲線的判斷師生共同交流，討論：如何判斷某xt圖象是不是是正弦曲線？將電腦作出的圖象用一標準正弦曲線進行擬合，標準的正弦曲線在經(jīng)過振幅和周期的變形后，看能否與實驗圖象重合。如能重合，則是正弦曲線，否則不是，本實驗采用方法就是電腦

10、擬合。根據(jù)實驗圖象中的周期T和振幅A，作出x =A sint 圖象，與xt圖象作比較。(四)、板書設計簡諧運動 一、彈簧振子 1.彈簧振子概念條件（理想化模型）：（1）物體看成質(zhì)點（2）忽略彈簧質(zhì)量（3）忽略摩擦力小球原來靜止時的位置叫平衡位置。 2.建立研究振子運動的一維坐標系 二、對彈簧振子位移時間圖象的探究結(jié)論：彈簧振子的位移時間圖象是正弦曲線。 三、簡諧運動 1.簡諧運動的定義如果質(zhì)點的位移與時間的關系遵從正弦函數(shù)的規(guī)律，即它的振動圖象（xt圖象）是一條正弦曲線，這樣的振動叫簡諧運動。 2.如何判斷一個振動是否是簡諧運動作業(yè):1課后問題與練習 2根據(jù)彈簧振子的運動實驗，研究彈簧振子的速度和位移隨時間變化的規(guī)律。 小結(jié)彈簧振子質(zhì)點振動的位移與時間關系遵循正弦規(guī)律，即它的振動圖象是一條正弦曲線，有這種特征的振動叫簡諧運動。四、教學反思這一教學設計對數(shù)學要求較低，主要是面對普通高中的學生，這些學生的數(shù)學能力偏低，學生很難從數(shù)學知識上的正弦曲