选必2.2.3简谐运动的回复力与能量教学设计

简谐运动的回复力与能量课时教学设计参考模板第3课时教学设计课题简谐运动的回复力与能量课型新授课R章/单元复习课□专题复习课□实验探究课□习题/试卷讲评课□课题研究课□学科实践活动课□其他□1.教学内容分析本节课程是学生在认识了弹簧振子模型，并且知道了简谐运动方程及图像物理意义的基础上,从本质上探讨简谐运动产生的动力学问题，引出回复力的概念，最后通过对简谐运动中质点的加速度、速度、位移、弹性势能、动能及机械能的变化规律，从而达到对简谐运动的深入了解。教学重点需放在简谐运动的回复力的特点及来源以及简谐运动的能量特点。2.学情分析学生学习简谐运动的回复力和能量时，学生们已对简谐运动有了一定的了解，关键是如何理解简谐运动的回复力的特点及来源以及简谐运动中各物理量的变化规律，考虑到学生的认知基础及本节内容的重要性和认知难度，这节课需要1课时。3.学习目标1.通过对弹簧振子不同位置进行受力分析，能掌握在一次全振动过程中位移、回复力、加速度、速度等变化的规律（物理观念、科学思维）2.通过分析弹簧振子振动过程中能量的转化情况，从受力情况对简谐运动得出定义并准确描述其中能量变化，提高学生分析和解决问题的能力（科学思维、科学探究）4.学习重点难点教学重点：简谐运动的回复力特征及相关物理量的变化规律。教学难点：关于简谐运动中能量的转化。5.教学辅助支持课件、水平弹簧振子、列表对比、多媒体模拟展示6.教学活动设计过程学习内容与教师活动学生任务/活动设计设计意图及对应目标达成环节一内容1.教师活动：（1）前面两节课从运动学的角度研究的简谐运动，那么物体简谐运动时，所受合力有何特点呢？今天我们将从另外一个角度——动力学角度研究简谐运动，并从能量观点加深对简谐运动的认识。物体简谐运动时，所受合力有何特点呢？学生任务/活动1.我们已知道：物体静止或匀速直线运动，所受合力为零；物体匀变速直线运动，所受合力为大小和方向都不变的恒力；物体匀速圆周运动，所受合力大小不变，方向总指向圆心。简谐运动的力总是指向平衡位置复习回顾旧知，提出问题，引入新课内容2.教师活动：（2）动画模拟展示水平方向上弹簧振子的运动情况，发现当把弹簧振子从它静止的位置O拉开一小段距离到A再放开后，它会在A－O－B之间振动。提出问题：为什么会振动？”。引导学生定格分析在不同时刻的位移方向及受力，进一步引导学生分析这个力的特点。OABOABFF学生任务/活动2.引导学生分析得出：物体做机械振动时，一定受到指向中心位置的力，这个力的作用总能使物体回到中心位置，我们把这个力叫做简谐运动的回复力。定义：使振子回到平衡位置的力方向：始终指向平衡位置特点：根据力的效果命名引发思考激发探究积极性，增强同学的分析归纳能力，检测目标1内容3.教师活动：（3）弹簧振子振动时，不同的位置位移不同，回复力也不同，那回复力与位移又有什么关系呢？式中F为回复力，x为偏离平衡位置的位移，k是劲度系数总结：如果质点所受的力与它偏离平衡位置的位移大小成正比，并且总指向平衡位置，质点的运动就是简谐运动。学生任务/活动3.学生分析得出：由振动过程的分析可知，对水平方向的弹簧振子说，回复力就是弹簧的弹力。在弹簧发生弹性形变时，弹簧振子的回复力F跟振子偏离平衡位置的位移x成正比，方向跟位移的方向总是相反。以O点为坐标原点建立坐标轴，即可得F=kx得出简谐运动的动力学特征，检测目标1环节二内容4.教师活动：（4）观察振子从A→O→B→O→A的一个循环，这一循环可分为四个阶段：A→O、O→B、B→O、O→A，分析在这四个阶段中上述各物理量的变化，并将定性分析的结论填入表格中。学生任务/活动4.再次观看模拟动画，分组合作探究，讨论分析，振子从A→O→B各物理量的变化，并将定性分析的结论填入表格中。进行由浅入深，循序渐进的启发式教学，激活同学内在的求知欲，引导同学积极思考，合作探究。AA→OOO→BBxvF,a动能势能总机械能内容5.教师活动：（5）在四个阶段中，x、F、a、v、Ek、Ep、E的大小变化可分为两组，x、F、a、Ep为一组，v、Ek为另一组。试着画出Ek、Ep、E的定性变化曲线。学生任务/活动5.每组中各量的变化步调一致，两组间的变化步调相反。因不考虑各种阻力,整个过程中总能量保持不变。即：振动系统的总能量守恒。让学生在分析中明确简谐运动中系统的机械能守恒，检测目标2课堂小结1.本节课学习了简谐运动的动力学特征和简谐运动的能量。简谐运动是在与位移大小成正比，并且方向总指向平衡位置的回复力作用下的振动。做简谐运动的质点，回复力总满足F=kx的形式。式中k是比例常数，回复力是一个效果力。2.简谐运动过程中机械能守恒简谐运动系统的动能和势能相互转化，机械能守恒。3.思考：简谐运动只有弹簧振子这一种运动形式吗？我们生活中有没有类似的简谐运动呢？7.板书设计一、简谐运动的回复力与能量：1.理解回复力①定义：②方向：③特点：④来源：⑤回复力与位移的关系2.简谐运动的能量8.作业与拓展学习设计1.在简谐运动中，振子每次经过同一位置时，下列各组中描述振动的物理量总是相同的是（）A．速度、加速度、动能B．加速度、回复力和位移C．加速度、动能和位移D．位移、动能、回复力2.（拓展性作业）对于水平方向的弹簧振子，回复力就是弹簧的弹力，那竖直方向上的弹簧振子振动过程中是哪个力提供了回复力呢？平衡位置在哪里，试着进行分析。3.（进阶）如图所示，两木块叠放在光滑水平面上，上面木块的质量为M，下面木块的质量为m，两木块间的最大静摩擦力为f．下面的木块和竖直墙间连有劲度系数为k的轻质弹簧．如果两木块在运动过程中不发生相对运动．(1)试证明M做简谐运动．(2)求该系统允许振动振幅的最大值．9.特色学习资源分析、技术手段应用说明竖直面，斜面上的弹簧振子也是简谐运动的证明10.教学反思与改进简谐运动的回复力与能量学习任务单学科：高中物理年级：高二年级【学习目标】我该学什么？1.通过对弹簧振子不同位置进行受力分析，能掌握在一次全振动过程中位移、回复力、加速度、速度等变化的规律（物理观念、科学思维）2.通过分析弹簧振子振动过程中能量的转化情况，从受力情况对简谐运动得出定义并准确描述其中能量变化，提高学生分析和解决问题的能力（科学思维、科学探究）【重点难点】教学重点：简谐运动的回复力特征及相关物理量的变化规律。教学难点：关于简谐运动中能量的转化。【学习过程】活动1.前面两节课从运动学的角度研究的简谐运动，那么物体简谐运动时，所受合力有何特点呢？今天我们将从另外一个角度——动力学角度研究简谐运动，并从能量观点加深对简谐运动的认识。问题：物体简谐运动时，所受合力有何特点呢？活动2.OAOABFF活动3.弹簧振子振动时，不同的位置位移不同，回复力也不同，那回复力与位移又有什么关系呢？式中F为回复力，x为偏离平衡位置的位移，k是劲度系数总结：如果质点所受的力与它偏离平衡位置的位移大小成正比，并且总指向平衡位置，质点的运动就是简谐运动。活动4.观察振子从A→O→B→O→A的一个循环，这一循环可分为四个阶段：A→O、O→B、B→O、O→A，分析在这四个阶段中上述各物理量的变化，并将定性分析的结论填入表格中。AA→OOO→BBxvF,a动能势能总机械能活动5.在四个阶段中，x、F、a、v、Ek、Ep、E的大小变化可分为两组，x、F、a、Ep为一组，v、Ek为另一组。试着画出Ek、Ep、E的定性变化曲线。【达标检测】1.在简谐运动中，振子每次经过同一位置时，下列各组中描述振动的物理量总是相同的是（）A．速度、加速度、动能B．加速度、回复力和位移C．加速度、动能和位移D．位移、动能、回复力2.（拓展性作业）对于水平方向的弹簧振子，回复力就是弹簧的弹力，那竖直方向上的弹簧振子振动过程中是哪个力提供了回复力呢？平衡位置在哪里，试着进行分析。3