教學設計：《機械振動簡諧運動》

1、教學設計課題：機械振動簡諧運動三維目標知識與技能：1、知道什么是機械振動。2、認識彈簧振子，知道其理想化的條件。、3、知道彈簧振子的位移一時間圖象描繪的方法。4、知道簡諧運動的定義和圖象。過程與方法：1、通過觀察和分析，理解簡諧運動的位移一時間圖象是一條正弦曲線。2、經(jīng)歷對簡諧運動位移一時間圖象的探究過程，加深用驗證法和擬合法描繪振子運動的方法。情感態(tài)度與價值觀：1、通過用筆振動來模擬彈簧振子的位移一時間圖象，培養(yǎng)學生動手能力和合作能力。2、通過頻閃照相法和DIS實驗處理問題，體會現(xiàn)代化、信息化的實驗在物理課堂中的作用。重點形成簡諧運動的概念和認識它的位移一時間函數(shù)圖象難點簡諧運動位移一時間函

2、數(shù)關系的建立課時安排1課時教學準備DIS實驗系統(tǒng)、位移傳感器、教學課件、多媒體設備、擺鐘模型、音叉（兩個）、弓單簧片、氣墊導軌、鐵架臺、白紙等。教學方式闡述、實驗演示、圖片展示、做一做、DIS實驗、思考與討論、問題與練習等。教材分析和教學本節(jié)課首先通過身邊和實際的例子引出振動的概念；而后按從簡單到復雜、從特殊到一般的思路，從運動學的角度認識彈簧振子，通過演示和學生動手做得出彈簧振子的圖象，猜測圖象滿足什么數(shù)學關系，再通過DIS采集和分析數(shù)據(jù)，得到彈簧振子的位移一時間圖象是一條正弦曲線，從而得到簡諧運動的定義，最后回歸生活和應用舉例，使學生進一步理解彈簧振子的位移時間圖象。比顏湘測0厚IDTJf

3、DTO導入過程一一實驗導入演示實驗：鐘擺模型的擺動，彈簧片的振動、敲擊音叉使之發(fā)聲投影：玩具木馬的擺動、小鳥飛離枝頭提問：這些運動有什么共同點?設計思想：讓學生仔細觀察這些物體的運動，引導學生分析物體在某位置附近做往復運動，找到機械振動的特點，有利于概念的引出。學生通過有引導、有目的的觀察，可以自主歸納出振動的基本特征，掌握機械振動這種運動形式的特點。新課教學：一、機械振動1、定義：物體（或物體的一部分）在某一中心位置兩側所做的往復運動，就叫做機械振動（振動）2、基本特征：“空間運動”的往復性“時間”上的周期性程二、簡諧運動導入彈簧振子過程一一（演示）氣墊導軌上滑塊的運動設計思想：學生觀察到滑

4、塊一段時間后會停止下來，再假設沒有摩擦力，滑塊會怎么運動，從實際的運動到模型理想化，得到彈簧振子的理想化條件。1.彈簧振子：2,定義：小球和彈簧所組成的系統(tǒng)。理想化條件：小球看成質點忽略彈簧質量忽略摩擦力平衡位置：小球原來靜止時的位置（演示）水平彈簧振子和豎直彈簧振子的運動設計思想：通過實際的例子加深對彈簧振子模型的感性認識2、彈簧振子的位移一時間圖象位移x:振動物體的位移x用從平衡位置指向物體所在位置的有向線段表示。在平衡位置的右邊時位移為正，在平衡位置的左邊時位移為負。如圖一所示，是振子在A、B位置的位移xA和xB。獲得彈簧振子的位移一時間圖象的方法：（1）頻閃照相法如圖二是彈簧振子的頻閃

5、照片，頻閃儀每隔0.05s閃光一次，閃光的瞬間振子被照亮，拍攝時底片從下向上勻速運動,因此在底片上留下了小球和彈簧的一系列的像，相鄰兩個像之間相隔0.05s。思考與討論：為什么底片要勻速運動？能否從照片上找出小球在某時刻所出的位置？設計思想：通過問題的思考，學生可以理解可以用相同的位移表示相同的時間，把不易直接表示的時間用位移直觀的表現(xiàn)出來。通過問題的思考可以加強對位移一時間圖象的理解，找到圖象上每個時刻對應小球所處的位置和運動的方向。（2）記錄法（演示）在水平彈簧振子的下面安裝一只繪圖筆，讓一條紙帶在與小球振動方向垂直的方向上勻速移動，筆在紙帶上畫出的就是小球的振動圖象。（學生分組實驗）兩人

6、合作，模擬振動曲線的記錄裝置。一人用鉛筆在白紙上振動，另一人勻速拖動白紙。設計思想：通過對頻閃照相法的理解，學生很快想到應該勻速拉動白紙，類似照相底片，并能理解怎樣在拉動方向上表示時間的坐標刻度。能夠使學生把理論知識應用到實際的實驗中。通過親手繪制，對位移一時間圖象有直觀的視覺沖擊，會記憶更深。（舉例）記錄法在生活中的應用：心電圖儀、繪制地震曲線等。3、簡諧運動及其圖象設計思想：從頻閃照片和繪制的位移一時間圖象猜測滿足哪種數(shù)學關系（學生立刻看出是正弦函數(shù)圖象），再順著學生猜測的結果介紹驗證結論的方法?？梢耘囵B(yǎng)學生從假設到驗證解決問題的方法，增加他們的成就感。驗證猜想的方法一一確定彈簧振子的位移

7、與時間的關系：方法一驗證法：假定此曲線是正弦曲線，用刻度尺測量它的振幅和周期，寫出對應的正弦函數(shù)的表達式。再選中小球的若干個位置，量出Ti.JiH橫坐標和縱坐標，代入函數(shù)表達式中進行檢驗，看一看這條曲線是否真的是正弦曲線。方法二擬合法：測量小球在各個位置的橫坐標和縱坐標，把測量值輸入計算機中，用數(shù)學軟件（如幾何畫板）作出這條曲線，看一看彈簧振子的位移一時間圖象可以用什么函數(shù)表示。方法三用傳感器和計算機描繪（介紹位移傳感器測量位移的原理）（演示實驗）步驟：將位移傳感器（發(fā)射）用橡皮筋固定在滑塊上，使位移傳感器（接收）與之正對；打開DIS實驗系統(tǒng)，接通氣墊導軌，將滑塊放在氣墊導軌上，并使之靜止，再

8、調零（采集的位移則相對于平衡位置）；采集滑塊約三個來回的數(shù)據(jù)，關閉氣墊導軌，以時間為橫軸，位移為縱軸，繪制出位移一時間圖象；對圖象進行正弦擬合，得到擬合后的位移一時間圖象（如圖三）。設計思想：通過對確定彈簧振子的位移與時間的關系方法的逐一介紹,三種方法依次越來越簡單、方便，學生能夠體會現(xiàn)代化、信息化的實驗在課堂中使我們處理問題更加快捷、準確、方便，感受到科學的方法在研究中的作用。結論：彈簧振子的位移一時間圖象是一條正弦曲線.4、簡諧運動的定義：如果質點的位移與時間的關系遵從正弦函數(shù)的規(guī)律，即它的振動圖象是一條正弦曲線，這樣的振動叫做簡諧運動。簡諧運動是最簡單、最基本的振動。（舉例）簡諧運動的實

9、例：音叉的振動、擺鐘擺錘的振動等。思考與討論：簡諧運動的圖象就是物體的運動軌跡嗎？由簡諧運動的圖象判斷簡諧運動屬于下列哪一種運動？A、勻變速運動B、勻速直線運動C、變加速運動D、勻加速直線運動（DIS實驗系統(tǒng)）對前面所得到的正弦曲線進行求導，得到的圖象即為簡諧運動的速度一時間圖象（如圖四）。I引導學生觀察圖象：求導后的速度一時間圖象為余弦曲線(相對位移一時間圖象)，振子在平衡位置處位移為零而速度最大，在最大位移處速度為零，通過速度一時間圖象的斜率可以看出加速度的變化。設計思想：通過問題的思考學生可以認識到位移一時間圖象和振子運動的區(qū)別，避免以后混淆。通過問題的思考可以使學生從圖象斜率來分析振子

10、的速度變化，得到簡諧運動為變加速運動。學生數(shù)學已經(jīng)學過三角函數(shù)和求導的知識，很容易接受此物理圖象的數(shù)學化處理，再次體會到DIS實驗在物理課堂中處理問題的方便。練習：某一彈簧振子的振動圖象如圖所示，則由圖象中的信息，回答下列問題：1、振子偏離平衡位置的最大距離為多大？2、在1s、1.5s、2s和2.5s這四個時刻，振子的位置在哪里？3、在0.5s、1.5s、2.5s和3.5s這四個時刻，振子向哪個方向運動？4、振子在2s末的位移是多少？5、振子在2s內走過的路程是多少？設計思想：通過定量的計算加深理解圖象的意義，同時也為下一節(jié)的振幅、周期等概念做準備。一、機械振動：1 .定義：物體在平衡位置附近所做的往復運動2 .基本特征：對稱性；周期。小二、簡諧運動：(1)彈簧振子模型：1.小球看成質點；2.忽略彈簧質量；3.忽略摩擦結力。(2)彈簧振子的位移一時間圖象是一條正弦曲線。(3)簡諧運動：1、定義：質點的位移與時間的關系遵從正弦函數(shù)的規(guī)律的振動。2、圖象：是一條正弦曲線.問題與練習3、4題業(yè)教學反思：本節(jié)為機械振動的第一節(jié)，學生在學習之前沒有相關的知識儲備，所以第一節(jié)課以實驗及得到分析彈簧振子位移一時間圖象為主，沒有對相關的物理量做更深入的講解，如：