人教版(新教材)高中物理选择性必修1教学设计4：2 1 简谐运动教案

人教版（新教材）高中物理选择性必修第一册PAGEPAGE12.1简谐运动教学目标1．知识与技能（1）知道弹簧振子理想模型和简谐运动的运动学定义；（2）知道弹簧振子的振动图像是一条正弦曲线，并理解振动图像的物理意义；（3）理解振动图像“时间轴”的展开过程，会将底片的位移转换成振动时间.2．过程与方法（1）引导学生经历探究“弹簧振子振动图像”的过程，发展学生“猜想假设”、“设计实验”、“处理数据”、“分析论证”和“误差分析”的能力，培养学生思维的灵活性和深刻性；（2）引导学生经历误差分析的过程，让学生体验建立物理模型的思想方法.3．情感态度与价值观（1）通过对弹簧振子振动图像的探究，培养学生认真、合作、实事求是的科学态度，同时让学生体验成功探究的快乐，增强学生参与科学探究的兴趣；（2）观察生活事例，了解实际应用，培养热爱科学、乐于探究的品质，增强学生的实践意识.教学重点（1）弹簧振子的位移概念；（2）弹簧振子的振动图像是一条正弦曲线.教学难点（1）弹簧振子的位移概念；（2）设计实验方案确定弹簧振子在各个不同时刻位移；（3）论证弹簧振子的振动图像是一条正弦曲线的思路和方法.教学资源太阳能摇摆花、水摆（由饮料瓶制成）、气垫导轨、气源、弹簧振子（改装滑块）、在竖直方向振动的弹簧振子、弹簧振子频闪照片、教师自拍的弹簧振子实验视频、“豪杰解霸”视频播放软件、多媒体教学课件.教学流程教学过程教学流程教师活动学生活动设计意图活动1：观察现象并概括机械振动的基本特征复习旧知，引入新课.板书：“一、机械振动”展示：“太阳能摇摆花”问题1–1：想一想，摇摆花的运动具有哪些明显的特征？问题1–2：摇摆花的运动关于“谁”对称？引导：平衡位置的意义和机械振动的定义.板书：“平衡位置、往复运动”衔接：由生活中的振动现象引入并展示实验室中的振动装置——弹簧振子.过渡：在演示弹簧振子实验的过程中，向学生指出：滑块的位置在不断地发生变化.在教师的引导下，学生回忆重点学习过的几种运动形式，并明确本节课的学习内容是机械振动.观察现象并分析概括摇摆花的运动特征.观察并了解弹簧振子的基本结构.让学生意识到机械振动是一种新的运动形式.培养学生的观察和分析归纳能力.观察生活事例，培养学生热爱科学和乐于探究的品质，增强学生的实践意识.活动2：探究弹簧振子的位移随时间的变化关系问题2–1：想一想，描述物体位置变化的物理量是什么？问题2–2：什么是位移？问题2–3：选取哪一点作为弹簧振子位移的初始位置最能够反映振动的对称性？问题2–4：如果规定水平向右的方向为正方向，那么t1、t2两个时刻，弹簧振子的位移分别是什么？问题2–5：这两个时刻的位移大小相同吗？方向相同吗？问题2–6：同学们猜想一下，位移的变化具有什么明显的特点？展示：动画展示弹簧振子位移的变化特点.过渡：在总结弹簧振子位移的变化特点之后，明确指出：以弹簧振子为例，探究位移随时间的变化关系.板书：“弹簧振子的位移随时间的关系”展示：课前自己拍摄的弹簧振子实验视频.问题2–7：请同学们想一想，如何确定不同时刻弹簧振子的位移？问题2–8：如果我们直接拍摄弹簧振子的频闪照片，那么留在底片上的像会形成什么样的图案？演示：利用水摆实验来验证猜想.问题2–9：如果拍摄的时间比较长，不同时刻的像会发生什么现象？问题2–10：为了让像在底片上不重叠，我们怎样改进？问题2–11：请同学们猜想一下，改进后拍出来的频闪照片会是什么样子？过渡：实验结果告诉我们，弹簧振子的频闪照片是一条平滑的曲线.问题2–12：我们怎样利用这一条平滑的曲线来反映不同时刻弹簧振子的位移？板书：“→振动图像（x-t图像）”演示：利用视频播放软件分离弹簧振子实验视频的每一张照片.板书：“三、简谐运动←正弦曲线”问题2–13：同学们，在弹簧振子实验中，产生误差的主要原因是什么？追问1：振子具备怎样的特点，可以减小空气阻力的影响？追问2：如果忽略大小和形状，振子就是什么？追问3：那么，弹簧应该具备怎样的特点？板书：“理想模型：无质量弹簧+质点”演示：这是一个在竖直方向振动的弹簧振子，它的振动是简谐运动吗？展示：播放直接记录竖直方向弹簧振子振动图像的实验视频.观察振子位置变化→自主建构“振动位移”概念→猜想并验证“振动位移变化的特点”→提出探究问题——弹簧振子的位移随时间的变化关系.提出多种方案→比较各种方案的优劣→确定最好的实验方案.在自由落体和平抛运动频闪照片的基础上，学生能够想象出弹簧振子频闪照片的图样.发现像会重叠→提出改进实验的方法→猜想改进后图样→分组完成水摆实验→得到弹簧振子频闪照片的正确图样.匀速拉动水写布→将时间均匀展开→建立直角坐标系→建构振动图像→明确振动图像不是振子的运动轨迹→猜想振动图像是正弦曲线.记录不同时刻弹簧振子的位移→利用电子表格绘制出振动图像→利用假设法论证振动图像是正弦曲线→利用图像拟合的方法论证证振动图像是正弦曲线→构建“简谐运动”概念.在误差分析的过程中，自主建构弹簧振子理想模型.课后思考两个问题：（1）模仿老师上课的做法，设计实验，利用相关的软件定量论证弹簧振子在竖直方向的振动也是简谐运动；（2）实验中，为什么必须要匀速拉动水写布？合理整合“知识序”和“认知序”，设计递进式问题链.运用问题链引导学生思维，培养学生流畅性思维品质.让学生设计实验方案并分析方案的优劣，能够让学生体验到设计实验方案的基本要求：精确性、方便性.培养学生的想象能力.先“猜想现象”后“实验验证”，这样可以提高学生的课堂参与的深度.培养学生的创新能力.先“猜想现象”后“实验验证”，这样可以提高学生的课堂参与的深度.让学生理解振动图像“时间轴”的展开过程.让学生体验利用图像处理数据的方法.让学生经历利用假设法、比较法定量论证振动图像函数性质的过程，培养学生思维的灵活性和深刻性.培养学生建立物理模型的思想方法.为学生的学习留有一定的出口，延伸学生的学习兴趣.活动3：了解记录振动的方法在实际中的应用引导：同学们，这个实验中，记录振动的方法在生活中有很多的应用.比如：心电图和地震曲线的绘制.课后，查阅相关资料，了解更多的实际应用