用心 愛心 專心 機械振動機械振動 一 教學任務分析一 教學任務分析 機械振動是繼勻速圓周運動后學習的另一種研究較為復雜的周期性運動 學習機械振 動既是對周期性運動共性認識的完善 也為以后學習機械振動 交流電 電磁波等知識奠 定基礎 學習機械振動需要以勻速直線運動 牛頓運動定律等知識為基礎 從觀察生活與實驗中機械振動現象入手 使學生歸納知道機械振動的一般特征 通過引導學生分析 彈簧振子 運動過程中的受力情況及運動情況 使學生知道機械振動 的受力條件 認識簡諧運動中各物理量的變化規律 在引入 彈簧振子 的過程中 使學生體驗 理想模型 方法 在分析彈簧振子運動情況 的過程中感受 歸納推理 在研究彈簧振子位移時間圖像和音叉振動及迭加的過程中感 受 實驗探究 的方法 培養學生的觀察分析 比較判斷 推理歸納等能力 二 教學目標二 教學目標 1 知識與技能知識與技能 1 知道機械振動 2 理解簡諧運動回復力的特征 3 理解簡諧運動回復力 加速度 速度隨偏離平衡位置位移變化的定性規律 4 初步學會由現象的觀察 概括 比較 分析與歸納 得出相應的物理規律 2 過程與方法過程與方法 1 通過研究彈簧振子振動 音叉振動及迭加 感受 從簡單入手 逐步深入 的科學 研究方法 2 通過彈簧振子的建模過程 認識 理想模型 的研究方法 3 情感 態度價值觀情感 態度價值觀 1 通過觀察生活事例 了解實際應用 體驗樂于科學探究的情感 2 通過探究簡諧運動的規律 感悟實是求實的科學態度和嚴謹認真的科學作風 三 教學重點與難點三 教學重點與難點 重點 簡諧運動的受力特點及其運動規律 難點 一次全振動中回復力 加速度 速度的變化及相互關系 用心 愛心 專心 四 教學資源四 教學資源 1 物理實驗 1 演示實驗 研究簡諧運動規律 豎直彈簧振子 運動傳感器 力傳感器 數據采集器 計 算機 振動的對比和迭加 頻率不同的音叉 兩塊玻璃板 計算機和聲音分析軟件 2 學生小實驗 鋸條 單擺 橡皮筋 乒乓球 氣墊導軌上的彈簧振子 2 信息化平臺 1 多人一機的網絡教室 文件管理展示平臺 172 16 2 10 中文 學科教學 elearning 學習平臺 2 網上交互課件 研究彈簧振子位移 回復力 速度變化的 flash 課件 五 教學設計思路五 教學設計思路 本設計包括機械振動一般特點 簡諧運動 振動圖像三部分內容 本設計的基本思路是 從生活現象觀察和學生實驗入手 在引導學生歸納概括機械振動 的一般特征和所需條件的基礎上 以彈簧振子為研究對象 通過分析討論 得出簡諧運動的 受力特點和運動規律 再應用 DIS 實驗得出簡諧運動的振動圖像 本設計要突出的重點是 簡諧運動的受力特點及其運動規律 方法是 通過引導學生觀 察彈簧振子的運動與彈簧形變的關系 應用動力學知識進行分析討論 本設計要突破的難點是 方法是 以彈簧振子的運動為例 通過 DIS 實驗和演示研究 彈簧振子位移 回復力 速度變化的 flash 課件 展示一次全振動中回復力 加速度 速度 的變化及相互關系 再通過音叉振動及迭加實驗的研究進行強化與拓展 本設計強調問題討論 網絡課件交互 交流討論 DIS 實驗研究 教師指導等多種教學 策略的應用 強調通過學生主動參與 培養其分析推理 比較判斷 歸納概括的能力 使之 感受 理想模型 實驗探究 歸納推理 等科學方法 感悟簡諧運動的學習價值和意義 的 提高探究學習的興趣 完成本設計的內容約需 2 課時 六 教學流程六 教學流程 1 1 教學流程圖 教學流程圖 用心 愛心 專心 2 2 流程圖說明 流程圖說明 情景情景 觀察實踐 學生觀察生活中各種機械振動事例的視頻 并利用鋸條 單擺 穿過橡皮筋的乒乓 球動手實踐 自主演示與視頻中運動事例相類似的運動 活動活動 I I 演示 1 演示氣墊導軌上彈簧滑塊的在充氣前和充氣后的往復運動 進行對比 活動活動 IIII 課件交互 在網絡教室中 學生分組操作水平彈簧振子往復運動的 flash 課件 分析討論在一 次全振動中彈簧振子的位移變化 受力情況 變速情況 邊在表格中填寫討論結果 回 答關于水平彈簧振子回復力特征的問題 分組交互任務完成后 利用網絡將探究結果進 行提交 以便進行全班交流 活動活動 IIIIII DIS 實驗 1 用力傳感器測豎直彈簧振子的回復力 用位移傳感器測位移 從實驗中得出豎直彈 簧振子的回復力特征和位移時間圖像 簡諧運動簡諧運動 的特征的特征 活動 IV DIS 實驗 2 音叉振動 圖像及迭 加為樂音 活動 V 模板總結 活動 I 演示 1 機械振動 概念條件 活動 II 課件交互 彈簧振子彈簧振子 模型模型 情景 觀察 實踐 活動 III DIS 實驗 1 水平彈 簧振子 回復力 豎直彈 簧振子 回復力 問題 設問 用心 愛心 專心 設問 根據對水平彈簧振子與豎直彈簧振子的研究 它們的受力和運動有哪些特征 活動活動 IIIIII DIS 實驗 2 是利用聲音捕獲軟件進行實驗 包括測音叉振動圖像 樂音振動圖像 及進行音叉振動 迭加樂音振動的實驗等 活動活動 V V 模板總結 是關于機械振動 簡諧運動知識結構的校園網模板 老師事先在這個模板上為學生 搭好一個大的框架 學生學完本節課全部內容后 分組在這個模板上進行歸納總結 自 主形成關于本節課的知識結構并上傳 供全班交流與點評 3 3 教學的主要環節 教學的主要環節 本設計可分為三個主要的教學環節 第一環節 通過現象觀察與實踐體驗 歸納得出機械振動的一般概念 第二環節 通過彈簧振子的模型建立和 DIS 實驗研究 認識簡諧運動的特征與規律 第三環節 通過音叉振動及迭加的研究 深化對簡諧運動的理解 七 教案示例七 教案示例 一 引入 一 引入 1 提問討論 前面我們研究了哪些運動 這些運動各有什么特征 需要什么條件 2 導入新課 今天 我們來研究一種新的運動 第六章機械振動 A 節簡諧運動 二 認識機械振動 二 認識機械振動 1 觀察現象 形成表象 讓學生帶著問題觀看一段錄像 并用桌上器材演示幾個類似的運動現象 2 思考討論 歸納概念 思考討論 這些運動有哪些共同點 物體為什么會做這樣的運動 歸納機械振動的概 念及原因 3 討論想象 認識條件 讓學生想象外力如何控制物體做機械振動的 外力應該有哪些特點 并在交流平臺上發 言 從討論發言中歸納得出機械振動的受力條件 用心 愛心 專心 4 分析討論 重構位移 演示 小球在斜面間往返位移 S 變化的動畫 沿用運動學的定義 用起點指向終點的位移 S 來表示物體的位置及其變化 則當小球從 一側到另一側時 S 的大小方向將發生復雜的變化 演示 小球在斜面間往返 離開平衡位置位移 X 的變化 由此約定 研究機械振動 如果沒有別的說明 都以平衡位置作起點的位移表示物體經 過的位置 稱之為離開平衡位置的位移 用 X 表示 三 探究簡諧運動 三 探究簡諧運動 1 1 自主探究水平彈簧振子的運動 自主探究水平彈簧振子的運動 播放視頻 水平彈簧振子及其運動 學生 分組操作水平彈簧振子運動的網絡課件 定性研究彈簧振子一次全振動的位移 X 回復力 F 加速度 a 和速度 v 的變化情況并在網絡上提交研究結果 交流 隨機展開幾組學生在網絡上提交的研究結果 讓學生面向全班交流探究得到的 結果 2 2 實驗研究豎直彈簧振子的運動 實驗研究豎直彈簧振子的運動 1 裝置介紹 略 2 原理講解 演示 力傳感器測豎直彈簧振子回復力原理分析動畫 分析 傳感器為什么測得的是回復力 實驗 采集位移 力的數據 繪位移圖像和力的圖像 4 分析討論 x t圖像 用正弦函數來擬合 計算機找出的正弦圖像與得到的x t圖像幾乎完全重合 誤差極 小 彈簧振子的x t圖像的確是正弦或余弦函數圖像 F x圖像 對F x圖像作線性擬合 計算機找出的一次函數圖像與得到F x圖像也幾乎重合 但 圖像不經過x 0 的點 為什么 分析討論 實驗中的位移 都是距離位移傳感器的位移 前面得出的 F KX 結論 位 移 X 都是距離平衡點的位移 F x圖橫軸上F 0 的點即平衡點 如果將位移的起點改為這 用心 愛心 專心 個平衡點 在圖像上即是讓縱軸經過它 F x 圖像即為標準的F kx圖像 因此 豎直彈簧振子與水平彈簧振子一樣 回復力F與位移x 離開平衡位置的位移 的大小也成正比 方向相反 同理 將上面x t圖像位移的起點由傳感器的位置改為平衡點 x t 圖像就會變成 我們熟悉的那種正弦或余弦函數的圖樣 3 3 了解彈簧振子的運動與其它振動的區別與聯系 了解彈簧振子的運動與其它振動的區別與聯系 用聲音分析軟件探測樂音和噪聲的振動圖像 并演示音叉的振動圖像 與彈簧振子的振 動圖像對比 并用音叉的振動迭加樂音的振動 4 4 歸納總結 形成簡諧運動的概念和規律 歸納總結 形成簡諧運動的概念和規律 從彈簧振子與其它振動