2.1簡諧運動教學設計備課人學科物理課題2.1簡諧運動教學內容分析本節在節前“問題”中列舉了多個實例，通過讓學生歸納共同點來引出機械振動的概念；而后從運動學的角度認識彈簧振子，通過實驗得出彈簧振子的位移一時間圖像；再通過數據分析發現彈簧振子的位移一時間圖像是正弦曲線。簡諧運動可以根據運動學和動力學特征分別進行定義，本節根據運動學特征給出了簡諧運動的定義。本節的重點是形成簡諧運動的概念和認識它的位移一時間圖像，難點是彈簧振子理想化模型的建構和簡諧運動位移與時間函數關系的得出。學情分析高二的學生已具有運動學和動力學的基本知識，對高中物理的學習要求和方法已具有一定的認識，但在大小和方向都做周期性變化的力的作用下的物體運動還是第一次遇到，對這種運動模式的運動形式沒有抽象認識；很難對較為復雜的運動有清晰的認識。為此，如何幫助他們建立合理的簡諧運動情景是教學的關鍵。在課堂教學上首先通過實驗演示給學生以直觀的感受，創設學習的良好情景；再引導學生觀察、思考、討論應用描點、描跡法、驗證法、擬合法、類比法等科學方法得出初步的簡諧運動規律，然后再次通過觀察、思考、討論得出正確而科學的結論。由此培養學生的觀察能力、空間想象能力、協同學習的能力和科學的思維能力，使學生的學習過程變得輕松而高效，并且同步培養學生自主學習的能力，為學生的可持續發展提供必要的訓練。

教學目標1.通過實驗觀察，認識機械振動。會運用理想化方法建構彈簧振子模型。2.通過觀察、分析和推理，證明彈簧振子的位移一時間圖像是正弦曲線，會用圖像描述簡諧運動。3.經歷探究簡諧運動規律的過程，能分析數據、發現特點，形成結論。教學重難點1.教學重點：彈簧振子位移隨時間的變化規律及相應的xt圖像的理解2.教學難點：準確理解簡諧運動xt圖像的物理意義教學過程教學環節教師活動學生活動設計意圖新課導入觀察下圖幾個常見的運動，具有什么共同特點？特點:上述物體總是在某一位置附近做往復性的運動。學生嘗試總結圖片的共同運動特點。利用學生身邊的事情引發學生思考物理問題，引導學生觀察生活，發現生活新課教學一、彈簧振子（一）機械振動請同學們閱讀課文，結合前面的例子總結機械振動的定義和特點。在學生總結的基礎上，和學生共同完善機械振動的定義和特點：1.定義：我們把物體或物體的一部分在一個位置附近的往復運動稱為機械振動，簡稱振動。2.特征：(1)有一個“中心位置”，也是振動物體靜止時的位置；(2)運動具有往復性。提出問題：你能舉出生活中，機械振動的其他例子嗎？展現情境思考，并采用以下問題分步引導：如圖，把一個有小孔的小球連接在彈簧的一端，彈簧的另一端固定，小球套在光滑的桿上，能夠自由滑動。彈簧的質量與小球相比可以忽略。小球運動時空氣阻力很小，也可以忽略。彈簧未形變時，小球所受合力為0，此時小球處于O點。把小球拉向右方，然后放開，小球是否會做機械振動？請嘗試從理論證明。【分析】小球在回到O點前，小球做什么運動？提示：小球在回到O點時，小球做加速運動。（2）小球在回到O點時，小球做受力情況如何？速度如何？提示：小球回到O點合力為0，此時小球速度達到最大。（3）小球在回到O點向左運動后將做什么運動？提示：小球做減速運動。（4）小球減速至0后，小球會停下來嗎？為什么？提示：小球不會停下來，因為其所受合力不為0。現在，你能說明小球的運動是否屬于機械振動了嗎？提示：小球以O點為中心位置，在O點附近做往復運動，故小球的運動屬于機械振動。推導結束后后讓學生用實驗證明。請學生閱讀課文，總結彈簧振子的定義，然后和學生一同總結彈簧振子的容。1.定義:小球和彈簧所組成的系統稱作彈簧振子，有時也把這樣的小球稱做彈簧振子或簡稱振子。2.條件:（1）忽略摩擦力等各種阻力；（2）小球看成質點；（3）忽略彈簧質量;（4）彈簧始終在彈性限度內。3.O點為平衡位置：物體原來靜止時的位置4.拓展思考：彈簧振子的平衡位置一定在彈簧的原長位置嗎？不一定。如圖所示，用手把鋼球向上托起一段距離，然后釋放，鋼球便上下振動，其振動的平衡位置不在彈簧的原長位置，而是在彈力與重力的合力為零的位置。學生閱讀課文并總結機械振動的定義和特點。學生舉例子學生在在老師和導學案的分步引導下總結小球的運動，最后總結得出彈簧做的運動屬于機械振動。學生觀看實驗。學生回答嘗試會的彈簧振子不在彈簧原長的情況。定義學生可以在課文總閱讀總結，特點需要根據以上的例子總結，培養鍛煉學生觀察總結能力。加深學生對機械振動的理解。通過對彈簧振子的運動分析，再次加深對機械振動的理解。培養學生利用實驗驗證推論，采用實驗加推理結合，加深學生對實驗的理解，同時再次感受物理抽象模型建立的過程。加深學生對機械振動和平衡位置的理解。二、彈簧振子的位移—時間圖像（一）彈簧振子的位移展示一下問題，讓學生閱讀課文，并將一下填空補充完整：1.振子在某時刻的位移：從平衡位置指向振子在該時刻位置的有向線段；若規定振動質點在平衡位置右側時位移為正，則它在平衡位置左側時位移為負。例如：振子在MM′之間振動，O為平衡位置，振子的在某時刻的位移x情況：O→M:x的大小增大，方向始終向右。M→O:x的大小減小，方向始終向右。O→M′:x的大小增大，方向始終向左。M′→O:x的大小減小，方向始終向左。2.振子在某段時間內的位移：由初位置指向末位置的有向線段。3.提出問題，請說明振子在某時刻的位移與在某段時間內的位移的區別？在學生回答基礎上補充回答：振子在某時刻的位移方向總是背離平衡位置．如圖所示，振子在AA′之間振動，O為平衡位置，t1時刻振子在M點的位移為xM，t2時刻振子在N點的位移為xN。而振子在Δt＝t2－t1時間內的位移為xMN，方向如右圖所示．教師補充：通常說的振子的位移是指某時刻的位移，即振子相對平衡位置的位移。因此在研究振動時，字母x具有雙重含義：它既表示小球的位置(坐標)，又表示振子在某時刻的位移。提出問題：怎樣才能得到小球位移與時間的關系？1.圖象的建立：用橫坐標表示物體運動的時間t，縱坐標表示振動物體運動過程中相對平衡位置的位移x，建立坐標系，如圖．圖像的獲取方式（教師介紹方法，展示實驗視頻）方法一：手動描圖法以小球的平衡位置為坐標原點，規定水平向右為正方向，橫軸為時間t，縱軸為位移x。在坐標系中標出各時刻小球球心的位移，用曲線將其連接在一起，得到振動圖像，如圖所示：方法二：頻閃照相法因為攝像底片做勻速運動，底片運動的距離與時間成正比。因此，可用底片運動的距離代表時間軸，振子的頻閃照片反映了不同時刻振子離開平衡位置的位移，也就是位移隨時間變化的規律。方法三：用傳感器和計算機描繪圖像學生閱讀課文，并將填空部分補充完整學生根據前面的內容的填寫回答區別。學生和老師共同總結實驗步驟，觀看實驗視頻，然后根據實驗視頻和教師提供器材，完成實驗。該處要是為學生準備知識，為后面的學習探究坐下鋪墊。加深學生對某時刻位置與某段時間位移的概念。實驗設計對于學生來說有難度，讓學生完成實驗，體會用實驗分析問題能力。三、簡諧運動（一）圖像分析根據實驗結果：這些圖中畫出的小球運動的x—t圖象很像正弦曲線，是不是這樣呢？如何驗證？方法一：正弦函數代入法(1)假定所得曲線是正弦曲線，測量它的振幅和周期，寫出對應的正弦函數表達式；(2)在圖中選小球若干個位置，用刻度尺在圖中測量縱坐標，將每個位移對應的振動時間代入表達式求出函數值，比較這一函數值與測量值，看是否相等，若可視為相等，則這條曲線就是正弦曲線。方法二：計算機函數圖像耦合法在圖中，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，作出這條曲線，看一看小球的位移—時間關系是否可以用正弦函數表示。結論：彈簧振子沿一直線做往復運動，其軌跡為一直線，而它的振動圖像卻是正弦曲線。簡諧運動請同學們于課文總結什么是簡諧運動？1.定義：如果物體的位移與時間的關系遵從正弦函數的規律，即它的振動圖像（xt圖像）是一條正弦曲線，這樣的振動是一種簡諧運動。簡諧運動是最基本的振動。簡諧運動的圖像有什么物理意義？2.圖象意義:表示一個振子不同時刻所在的位置或者一個振子位移隨時間的變化規律。我們能從簡諧運動圖像上獲取哪些信息？①任意時刻質點的位移的大小和方向。如圖甲所示，質點在t1、t2時刻的位移分別為x1和－x2。②任意時刻質點的振動方向：看下一時刻質點的位置，如圖乙中a點，下一時刻離平衡位置更遠，故a此刻向上振動。③任意時刻質點的速度、加速度、位移的變化情況及大小比較：看下一時刻質點的位置，判斷是遠離還是靠近平衡位置，若遠離平衡位置，則速度越來越小，加速度、位移越來越大，若靠近平衡位置，則速度越來越大，加速度、位移越來越小，如圖乙中b，從正位移向著平衡位置運動，則速度為負且增大，位移、加速度正在減小，c從負位移遠離平衡位置運動，則速度為負且減小，位移、加速度正在增大。學生嘗試回答驗證小球運動圖像是否是正玄曲線的辦法。學生根據自己實驗結果帶點驗證實驗曲線是否是正弦函數。然后可以得出結論。學生閱讀課文思考問題。學生嘗試回答問題。學生根據圖象嘗試回答問題。并與其他同學交流。學會多渠道分析實驗數據。鍛煉學生閱讀并提取信息能力。進一步理解圖像的物理意義。鍛煉學生讀圖能力。課堂總結動量定理的應用動量定理的應用板書設計第1節機械振動作業設計作業分為兩塊，一是課堂練習，旨在對本堂課學習中動量的概念和實驗思路進行檢測，一是分層練習，分層次的訓練學生對知識的掌握情況。教學反思與評價此次教學中，我主要采用了課堂講授、互動探究和組織討論等教學方法，以及設計實驗現象、引導學生自行探究和總