簡諧運(yùn)動 教學(xué)設(shè)計

2.1簡諧運(yùn)動教學(xué)設(shè)計

課程基本信息學(xué)科物理年級高二學(xué)期秋季課題《簡諧運(yùn)動》教學(xué)目標(biāo)1.物理觀念：（1）通過各種振動情景，了解簡諧運(yùn)動是最基本的振動，具有清晰的運(yùn)動觀念（2）能從位移時間圖象去描述和解釋簡諧運(yùn)動2.科學(xué)思維：（1）掌握從彈簧振子的運(yùn)動中建構(gòu)簡諧運(yùn)動模型（2）簡諧運(yùn)動的位移時間圖象的獲得、猜想及驗(yàn)證3．科學(xué)探究：（1）從已有知識的對比和遷移，體會“從簡單入手”“理想模型”的科學(xué)研究方法（2）體會科學(xué)探究的常用方法：圖象法及位移時間圖象的獲得（3）猜想所獲得圖象的形狀和驗(yàn)證的科學(xué)探究方法4．科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：（1）觀察生活事例，了解實(shí)際應(yīng)用，培養(yǎng)熱愛科學(xué)、樂于探究的品質(zhì)。（2）讓學(xué)生在探究問題的過程中了解科學(xué)家的工作方法和思維方法，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)、合作、探究的科學(xué)精神和價值觀。教學(xué)重難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)：1．理想化模型的思想2．簡諧運(yùn)動的位移時間圖象的得到及意義3．猜想和驗(yàn)證的科學(xué)探究方法教學(xué)難點(diǎn)：簡諧運(yùn)動位移-時間函數(shù)關(guān)系的建立教學(xué)過程一、導(dǎo)入新課【師】：前面我們學(xué)習(xí)勻速運(yùn)動、勻變速運(yùn)動、平拋運(yùn)動及圓周運(yùn)動等運(yùn)動形式，今天我們來研究一種新的運(yùn)動形式。【師】：播放PPT（視頻吉他演奏）【師生歸納】師生歸納：機(jī)械振動的定義、振動物體對平衡位置的位移兩個概念（PPT展示）二、新課教學(xué)（物理研究方法之一：理想化模型的方法）【提出問題】：怎樣研究機(jī)械振動？回憶我們研究直線運(yùn)動時曾用過哪些方法?【教師歸納】：我們提出了質(zhì)點(diǎn)的概念，并且首先從勻速運(yùn)動開始研究，這體現(xiàn)了物理學(xué)忽略次要因素，突出主要因素，由簡單到復(fù)雜的研究方法。這是物理研究方法之一：理想化模型的方法【教師演示】：豎直懸掛的彈簧振子，分析如果忽略一切阻力及彈簧的質(zhì)量，這也是一個理想化模---彈簧振子（PPT展示）（物理研究方法之二：圖像法）【師】：在研究勻速運(yùn)動時，我們可以用公式（x=vt)和圖象（x-t圖）來表示其運(yùn)動規(guī)律，彈簧振子振動時相對平衡位置的位移X也在隨時間t變化著，我們今天首先用圖像法來研究其運(yùn)動規(guī)律。這也是物理研究方法之二：圖像法【提出問題】：要得到彈簧振子的位移—時間(x一t)圖像,必須測出位移x與時間t的一系列數(shù)值,怎樣測量?【師生討論】：教師啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生回憶過去的研究方法,得出:方案一:頻閃照相法(多媒體展示PPT,教師簡述其獲得過程及得到的數(shù)據(jù))【學(xué)生探究】:按幻燈片的數(shù)據(jù),在事先準(zhǔn)備好坐標(biāo)紙上描點(diǎn)得到彈簧振子的位移—時間(x-t)圖像?！緦W(xué)生探究】:指導(dǎo)學(xué)生按照(書本上練習(xí)),兩人合作,模擬振動圖線的記錄裝置,教師引導(dǎo)學(xué)生討論：(l)振動圖像什么方向是位移x軸?沿什么方向是時間t軸?(2)為什么要求勻速拉動紙帶?(3)多媒體展示圖4,分析其中的圖像(書本上圖2.1),得出:方案二:儀器記錄法【教師演示】:用DIS位移傳感器記錄并顯示出豎直方向上彈簧振子的(x一t圖像。得出:方案三:傳感器記錄法（物理研究方法之三:猜想與驗(yàn)證）【提出問題】：多媒體出示幻燈片圖,提出這兩幅是分別用上面的數(shù)據(jù)描點(diǎn)和直接用頻閃照相獲得的彈簧振子的x一t圖像,它們可能是什么規(guī)律曲線?請學(xué)生做出猜想。【教師簡述】:猜想必須經(jīng)過科學(xué)的驗(yàn)證,才能得到承認(rèn),并指出這是一種重要的研究方法,物理研究方法之三:猜想與驗(yàn)證【學(xué)生探究】：教師指導(dǎo)學(xué)生按照下面的表格對圖中下面的一幅用頻閃照相獲得的振動圖像(書本中圖2.1一2)選擇幾個特殊點(diǎn)進(jìn)行驗(yàn)證,并對結(jié)果進(jìn)行討論。(將圖像中一個周期進(jìn)行12等份,先測出振幅A,測量位移時應(yīng)該以小球的中心為準(zhǔn))【提出問題】:特殊點(diǎn)的驗(yàn)證是不夠的,怎樣進(jìn)行多點(diǎn)的驗(yàn)證呢?驗(yàn)證方法一：特殊值驗(yàn)證法tT/12T/8T/6T/4θ30°45°60°90°AsinθQUOTEAsinθ/cm0.5A0.71A0.87AAx/cmx/A【師引導(dǎo)】驗(yàn)證這條曲線是否符合正弦函數(shù)規(guī)律，實(shí)際上就是驗(yàn)證這條曲線上的每個點(diǎn)是否滿足正弦函數(shù)。驗(yàn)證每一個點(diǎn)比較困難，我們能不能先驗(yàn)證某幾個特殊點(diǎn)呢？【生】可以。由于對稱性，我們只研究1/4周期。1/4周期內(nèi)比較熟悉的特殊點(diǎn)：T/4,T/6，T/8,T/12,如果在正弦曲線上應(yīng)該對應(yīng)位移A，0.866A，0.707A，0.5A，再測出實(shí)際位移，看是否吻合【師】下面我們就來驗(yàn)證這一條曲線是否滿足我們的猜想。請同學(xué)們用手中的頻閃照片驗(yàn)證。【學(xué)生活動】設(shè)計表格及測量計算驗(yàn)證。【學(xué)生展示】測量的數(shù)據(jù)及計算驗(yàn)證數(shù)據(jù)，得到結(jié)論：曲線符合正弦函數(shù)規(guī)律。驗(yàn)證方法二：DIS圖線擬合法【師】但是上述用它來驗(yàn)證整條曲線滿足正弦關(guān)系還是不夠嚴(yán)密，除非我們能驗(yàn)證所有瞬間的點(diǎn)都在正弦函數(shù)上。運(yùn)用了現(xiàn)代科技的傳感器可以幫我們解決這個問題?！緝x器介紹】這是一個懸掛的彈簧振子。位移傳感器可以測量振子在不同時刻的位移，我們用位移傳感器記錄不同時刻振子的位置，就可以得到振子的位移時間圖象，再用正弦函數(shù)擬合?！綝IS實(shí)驗(yàn)】描繪散點(diǎn)圖及函數(shù)的擬合。（運(yùn)用朗威DIS傳感器系統(tǒng)，記錄離散點(diǎn)，頻率20Hz）【結(jié)論】特殊點(diǎn)驗(yàn)證、數(shù)據(jù)擬合（幾何畫板）和DIS曲線擬合驗(yàn)證都能得到同一結(jié)論：彈簧振子的x-t圖為正弦函數(shù)?！径x】質(zhì)點(diǎn)的位移與時間的關(guān)系遵從正弦函數(shù)的規(guī)律，即它的振動圖象（x-t圖象）是一條正弦曲線，這樣的振動叫做簡諧運(yùn)動。簡諧運(yùn)動是最基本最簡單的振動，很多物體的振動在短時間內(nèi)可以看成是簡諧運(yùn)動三、總結(jié)全課【師總結(jié)】這節(jié)課我們從已有知識方法的有效類比和遷移來研究彈簧振子的運(yùn)動。在這一過程中進(jìn)一步體驗(yàn)和熟悉了科學(xué)探究的常用方法及一般過程。1．理想化模型是復(fù)雜問題簡單化的切入口——彈簧振子2．圖象法是研究運(yùn)動最常用的方法——x-t圖的得到【