高二物理（人教版科教版通用）简谐运动教案

教案教学基本信息课题简谐运动学科物理学段：学段3年级高二教材书名：普通高中教科书物理选择性必修1出版社：人民教育出版社出版日期：2010年4月教学设计参与人员姓名单位联系方式设计者黄春华北京汇文中学实施者黄春华北京汇文中学指导者张思宇东城教师研修中心课件制作者黄春华北京汇文中学其他参与者教学目标及教学重点、难点教学目标：物质观：从力和运动的关系的角度认识简谐运动的特征，进一步深化对质点运动的认识，发展运动和相互作用观念及能量观念。通过分析弹簧振子的运动，深化对位移、速度、加速度、机械能等重要物理概念的认识，并能用图像描述运动的位移与时间的关系。科学思维：在研究弹簧振子这个理想化模型时，让学生经历模型建构的过程，发展学生的建模能力。科学探究：探究简谐运动的位移时间图像的特征，发展科学探究能力。科学态度与责任：通过查阅知网资料等方式，了解振动技术在现代生活、生产等多方面的应用，体会基础科学的重大发现在工业革命和社会发展中的作用。教学重点：让学生体会物理学的方法。根据分析弹簧振子的动力学特征，引出用弹簧振子的运动学特征来定义简谐运动，进而介绍描述简谐运动的物理方程，并描述其变化规律。教学难点：用参考圆研究弹簧振子的运动规律。教学过程(表格描述)教学环节主要教学活动设置意图新课引入新课教学小结知识拓展板书复习回顾引导学生找到物理学的研究方法：研究物理问题的主要思路和方法是从简单到复杂，从特殊到一般，而在研究物理实际问题时还常常需要建立物理的理想模型。比如质点模型。今天我们要研究的简谐运动具有哪些特点呢？一. 机械振动物体或物体的某一部分在某一位置两侧所做的往复运动叫机械振动，通常简称为振动，这个位置称为平衡位置。生活中我们可以利用机械振动。在医学领域可以利用振动制作出机械振动排痰仪，服务于患者。我们还可以从知网上查阅到很多有关振动应用的论文。这是心脏跳动的曲线、这是声带的振动曲线、这是东西方向及南北方向地震曲线，这是弹簧振子振动曲线。可以看出弹簧振子的振动曲线是最简单的周期性振动曲线，我们就从弹簧振子开始研究。什么是弹簧振子呢？弹簧与小球的实际运动把一个有小孔的小球连接在弹簧的一端，弹簧的另一端固定，小球套在光滑的杆上，能够自由滑动。弹簧的质量与小球相比可以忽略。小球运动时空气阻力很小，也可以忽略。我们把小球和弹簧组成的系统称为弹簧振子，有时也简称为振子。忽略小球和水平杆之间的摩擦，忽略小球运动时的空气阻力，忽略弹簧的质量，小球可看成质点，这样我们把小球和弹簧组成的系统称为弹簧振子，有时也简称为振子。弹簧振子是(理想化模型)。我们一起研究弹簧振子的运动。分析弹簧振子的动力学特征：位移、力、加速度、速度的变化。请看视频：我们取向右为正方向，用频闪仪每隔0.05s闪光一次，闪光的瞬间振子被照亮，从而得到闪光时小球的位置，相邻两个位置之间的时间相隔为0.05s得到位移随时间随时间变化的图像，很像是正弦曲线，它是正弦曲线吗？分析竖直弹簧振子运动情况。请看视频：从实验中我们可以看到：小球做匀速圆周运动的投影和弹簧振子运动的投影在任何时间都几乎相同，太重大的发现了！这样我们就可以通过匀速圆周运动来研究弹簧振子的运动了，我们借助参考原来研究弹簧振子的运动。若我们从任意角度𝜑开始计时，则就可以得到x=Asin(ωt+φ），这就是简谐运动的位移-时间方程。我们换一个角度看，如果光线从正上方投射下来，用参考圆的办法也能得到水平弹簧振子位移与时间关系也满足正弦函数关系，x-t图象也是一条正弦曲线。任一个方向投射都满足这个关系。三.简谐运动1.概念：如果物体的位移与时间的关系遵从正弦函数的规律，即它的振动图象（x-t图象）是一条正弦曲线，这样的振动是一种做简谐运动。2.表达式：x=Asin(ωt+𝜑）通过这节课的学习，我们研究了机械振动中最简单最基本的振动——简谐运动，它是我们研究复杂振动的基础，研究机械振动以后就可以研究机械波了，而机械振动机械波又是我们研究交流电、无线电波、光波等知识的基础，也是未来研究声学、光学、电工学、无线电学、自动控制等科学技术部门的理论基础。思考：轻质弹簧，不计一切阻力，下列物体是否做简谐运动？请你分析它们的受力情况，找到回复力与位移关系，并从能量守恒角度分析系统动能与势能相互转化的关系。简谐运动一.机械振动物体或物体的某一部分在某一位置两侧所做的往复运动叫机械振动，通常简称为振动，这个位置称为平衡位置。二.弹簧振子(理想化模型)把一个有小孔的小球连接在弹簧的一端，弹簧的另一端固定，小球套在光滑的杆上，能够自由滑动。弹簧的质量与小球相比可以忽略。小球运动时空气阻力很小，也可以忽略。我们把小球和弹簧组成的系统称为弹簧振子，有时也简称为振子。三.简谐运动1.概念：如果物体的位移与时间的关系遵从正弦函数的规律，即它的振动图象（x-t图象）是一条正弦曲线，这样的振动是一种做简谐运动。2.表达式：x=Asin(ωt+𝜑）让学生体会物理学的研究方法。引导学生从各种复杂的振动中找出共性和规律。引领学生明确机械振动的概念。提高学生查阅资料能力引领学生学会从复杂的问题中抽出简单的问题。提高学生分析问题解决问题能力。引领学生体会物理理想模型是建立在物体实际运动基础之上的。提高学生的建模能力让学生体会建模的方法。引领学生清晰弹簧振子的运动过程及物理量之间的变化，清楚理解弹簧振子的往复运动是一个复杂运动。提高学生分析问题的能力。观看视频，理解弹簧振子振动特点。提高学生理论联系实际能力。学生理解研究运动轨迹可以用频闪仪照相。并引起学生对简谐运动的思考使学生知道用现代技术手段可以帮助我们研究物理问题。学生一起分析数值弹簧振子运动特点，清楚它的运动是一个复杂运动。为引入参考圆的研究方法找到突破口。学生通过视频“亲眼所见”实验现象。学生学习研究复杂运动的思路和方法。让学生体会寻找证据的思想。帮助学生寻找解决问题的思路和方法。引领学生从数学、物理角度探讨复杂问题的解决方案，得到研究结果。提高学生研究物理问题能力。学生与教师一起