《简谐运动》教学设计

《简谐运动》教学设计

江苏省溧阳中学狄云峰

[教学内容及对象分析]

本节是人教版全日制普通高级中学教科书（试验修订本·必修）《物理》第一册、第九章《机械振动》第一节《简谐运动》。

机械振动是较复杂的机械运动，振动的知识在实际生活中有很多应用（如心电图、核磁共振仪、地震仪、钟摆等），可以使学生联系实际，扩大知识面；同时，也是以后学习波动知识的基础。因此，学好此章内容，具有承上启下的作用。《简谐运动》是《机械振动》这一章中最基本而又最重要的一节，是全章的基础。

简谐运动是机械振动中最简单、最基本的一种运动形式，简谐运动过程中的位移、回复力、加速度和速度均在做周期性的变化。正确理解简谐运动过程中各物理量的变化规律，可以加深对以往所学的运动学和动力学知识的理解；通过已学的运动形式的对比，可以更深入的比较各种条件下运动的变化情况。本节通过对机械振动的教学和对简谐运动规律的分析，帮助学生建立在周期性外力作用下运动的基本概念。

现阶段高一的学生已具有一定的运动学和动力学的基本知识，对高中物理的学习要求和方法已具有一定的认识，但周期性变力作用下物体的运动还是第一次遇到，对这种运动模式的运动形式没有抽象认识；同时，高一学生只习惯于运动模式较为单一的情况，很难对较为复杂的运动由清晰的认识。为此，如何帮助他们建立合理的简谐运动情景是教学的关键。心理学研究表明，在学生的学习中调动眼、耳、口等各种感觉器官共同参与学习过程，则学习效率将得到极大的提高；而建构主义学习理论所要求的学习环境必须具备的基本要素是“情景创设”、“协商会话”和“信息资源提供”。为此在课堂教学上首先通过实验演示给学生以直观的感受，创设学习的良好情景；再引导学生观察、思考、讨论得出初步的简谐运动规律；最后通过电脑动画设计科学的模拟出各种情况下的运动情景，动态的分析各个相关物理量的变化情况，给学生提供科学而丰富的信息资源，然后再次通过观察、思考、讨论得出正确而科学的结论。由此培养学生的观察能力、空间想象能力、协同学习的能力和科学的思维能力，使学生的学习过程变得轻松而高效，并且同步培养学生自主学习的能力，为学生的可持续发展提供必要的训练。

[教学目标]

（一）知识目标：

1．知道什么是机械振动及其产生条件；理解回复力的含义；

2．理解简谐运动的条件，学会鉴别简谐运动；

3．掌握简谐运动中相对于平衡位置的位移、速度、回复力和加速度的变化规律。（二）能力目标：

1．通过对物理现象的观察、分析、讨论和归纳，培养学习物理的科学的方法；

2．通过对简谐运动的认识，培养对忽略次要因素、突出主要矛盾的理想化方法的

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应用；

3．通过对弹簧振子振动的分析得出简谐运动的一般规律性的结论，培养“从个别到一般”的科学思维和概括能力；

4．分析简谐运动过程中有关物理量的变化规律，认识各物理量之间存在密切的相互关系，培养逻辑思维、辨证思维能力；

5．正确识别机械振动和简谐运动实例，提高联系实际的能力。

（三）德育目标：

1．回复力和惯性这两个矛盾的对立面是维持物体做简谐运动的内因，而阻力足够小则是外因，矛盾的对立统一是和谐的自然法则；

2．不同的运动形式遵循不同的运动规律，要切记具体情况具体分析；

3．简谐运动的简谐美、对称美既是一种审美观，又是一种科学方法。

[教学重点、难点、及解决方法]

（一）重点：

1．简谐运动回复力的特点；

2．简谐运动过程中相关物理量的变化规律。

（二）难点：

如何从已有得运动学和动力学的角度区分简谐运动中位移、速度和加速度的变化规律。（三）解决方法：

1．布置复习运动学、动力学相关知识；

2．采用实验演示、列表对比等为学生的学习创设真实情景；

3．应用多媒体模拟动态过程，为学生的学习创设模拟真实情景，增强直观感受；

4．引导学生观察——思考——讨论——归纳，积极参与，积极思维，自主学习。[教学媒体设计]

1．选用媒体：常规媒体+多媒体电脑，即多媒体辅助课堂教学方式；

2．选择的理论依据：授课的过程是授课者和学习者之间完成知识信息转移的过程。

教师向学生传授知识的目的一是给学生传递某一学科知识（教学内容）；二是促进学生有效的学习。而学生面对教学信息，必然有两种反应：一是接受反应，它表现为学生对教师传授信息的理解程度；二是构成反应，它表现为学生将理解的知识转换为自我能力的程度。

显然，构成反应是教学的目的和期望所在，而计算机辅助教学方式能够更有效的帮助提高期望值。因为在这种教学模式下，计算机作为一种先进的教学媒体，只是教师进行教学的一种手段。所使用的课件依据教学要求编制，内容的选择是跳跃的、不连贯的，只是借助教学软件的帮助将教学内容中不易直观形象表现出来的、需要用大量语言和文字解释的内容通过多媒体形式非常具体形象的展现在学生的面前，在需要应用时加以调用，这样教师的主导地位并没有改变，作为教学的组织者和引导者，并不受到“做死了”的、“面面俱到”的现成教学课件的束缚，可以根据教学需要和学生学习情况进行调整；另一方面，通过多媒体课件的应用将原本非常抽象而不易理解的物理过程形象生动的表现出来，激发学生积极参与教学过程，变“虚”为“实”，降低了学生认识的难度，提高了学生学习的兴趣，收到很好的教学效果。

3．课件来源：自制

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[仪器教具]

气垫导轨、音叉、小槌、钢片、水平方向和竖直方向的弹簧振子、单摆、电脑多媒体课件等

[教学过程及教学设计]

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[引入新课]

实验演示：水平方向、竖直方向弹簧振子和单摆的运动。[新课教学]

一、机械振动：

提问：上述物体的运动就是我们今天要研究的机械振动，那么上述运动有什么特点呢？

学生讨论、回答：来回运动，具有往复性

提问：凡是往复运动都是振动吗？如：人在教室

里来回走动、人拍皮球时皮球的运动是否是振动？学生讨论并回答：物体振动时，必然在某一中心位置的两侧往复运动。

教师：这一中心位置叫平衡位置。

1．机械振动：物体在平衡位置附近所做的往复运动，叫做

机械振动，通常简称为振动。

学生举例，生活中的机械振动：水中的浮标、风中晃动的树枝、钟摆的运动、所有发声的物体等等。

亲身感受：用手感受声带的振动，音叉的振动等。2．产生振动的条件：

提问：上述物体为什么会作振动？

回忆：物体的运动与受力情况和初速度的关系紧密相关。如：匀速直线运动——合外力为零；

平抛运动——只受重力作用，初速度水平；匀速圆周运动——合外力大小不变，方向始终指向圆心。

结论：物体的运动变化和所受外力紧密相关。

实验演示：气垫导轨上水平方向弹簧振子的运动。

学生分析振子振动中的受力情况：重力、支持力、弹力学生讨论：重力和支持力平衡，振子的运动由弹簧弹力造成。

现象观察：（电脑模拟展示）

振子在平衡位置左侧时，弹力向右；

振子在平衡位置右侧时，弹力向左；

创设真实情景，给学生以直观感受。

引导学生观察运动的特点。

通过观察实验现象，讨论得出结论，引导学生注意和以往所学运动形式的区别。

引导学生再次观察上述实验并与人的来回走动和皮球的上下运动进行比较。

理论联系实际，增强对机械振动的理解。

亲身感受，增强感性认识。

与以前所学内容进行对比，促进学生的思维理想和对知识的同化和顺应。

实验演示，提供真实情景。

掌握科学方法，突出主要矛盾，忽略次要矛盾。

动画模拟真实情景，动态展示弹力的变化情况。

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