1. 简谐运动教案设计（一等奖）

《简谐运动》教学设计

教材分析：

学生的认知结构是一个不断完善和发展的有层次的动态组织，经历从简单到复杂，从低级到高级。高中阶段对运动规律的学习表现的尤为明显，我们现阶段所学的运动象，匀速直线运动、匀变速直线运动、匀变速曲线运动、匀速圆周运动。经历了从直线到曲线、从简单到复杂的认识历程，总体上看这些运动都是单方向的，描述运动的物理量的规律也比较简单。而简谐运动是继圆周运动之后的更为复杂的运动，具有往复性、周期性、对称性，无论是运动的轨迹，还是运动的形式都十分复杂。而描述运动的每一个物理量，如速度、加速度、位移、回复力的大小、方向时刻都发生变化，很难理解、不容易接受。目前，实验室提供的演示的器材与教材中设计的演示实验不符，同时又不能反映不同的物理量之间关系，形象但不直观，对于抽象思维能力不强的学生来讲简谐运动的规律是不好理解的。

学习者分析以及教材的处理：

授课对象是葫芦岛市第六高中高一学生。第六高中是葫芦岛市的一所普通高中，学生基础较差，理解能力不强，加上对物理的恐惧症等原因，况且弹簧振子的运动十分复杂且内容繁多，仅仅依赖实验室提供的演示实验器材来演示，是不能实现预期的教学效果的。因此简谐运动的教学采取两种处理措施。

一、演示实验与多媒体课件相结合，利用多媒体课件的可视性、模拟性、交互性、重组性和智能化，它能使抽象的问题具体化、形象化，直观鲜明揭示简谐运动规律，同时利用师生共同研究、便于学生接受。更主要的是符合现在学生视觉的心理和需求，进而增强学生对物理的学习兴趣，淡化对物理的恐惧感。

二、将简谐运动的内容划分为两部分：第一课时主要讲述简谐运动的规律；第二课时处理规律的应用。

第一课时：简谐运动

【目标设计】

(一)知识和能力目标

1.知道什么是机械振动，简谐运动的定义及物体做简谐运动的条件。

2初步掌握描述简谐运动中位移、速度、回复力和加速度等物理量特点及变化规律。

3.掌握回复力的特点及其在简谐运动的作用

4.通过对弹簧振子振动的分析得出简谐运动的一般规律性结论，培养“从个体到一般”的科学思维和概括能力。

5.分析简谐运动过程中有关物理量的变化规律，认识各物理量之间存在密切的相互依存关系，培养逻辑思维、辨证思维能力。

（二）过程与方法

1.以直观教学为突破口，引导学生在不同的现象寻找共同的特征。

2.充分的利用多媒体课件辅助演示，训练学生的观察能力和通过现象总结规律。

3.引导学生观察——思考——讨论——答问——归纳——结论，师生共同参与。

（三）情感目标

1.回复力和惯性这两个矛盾的对立面是维持物体做简谐运动的内因，而阻力足够小是外因。

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2.培养学观察实验，并根据实验得出科学的结论的能力和主动参与意识。

3.通过多媒体课件激发学生的学习兴趣，培养学生向困难挑战的勇气和战胜困难的决心。

4.简谐运动的简谐美，对称美既是一种审美观，又是一种科学方法。

【教学要点】

(一) 教学重点

1.简谐运动过程中有关物理量的变化规律。

2.简谐运动回复力的特点。

(二)教学难点

位移的含义以及从运动学的角度分析简谐运动中位移、速度和加速度的变化规律。

【教学内容概述】

[新课引入]

多媒体课件展示：优美的凯利金的萨克斯曲“茉莉花”、壮阔的大海的波涛声、恼人的苍蝇的嗡嗡声……凡是发声的物体都是振动的……

[进入正课]

演示并要求学生观察下列运动的共同的特点

摆动的小球

振动的小球

振动的钢锯

『学生总结』

一、机械振动

1.定义：物体或物体的一部分以某一位置为中心，做的往复运动叫机械振动，简称为振动。

2.特点：（1）周期性；（2）往复性。

『教师小结』

3.最简单、最基本的振动——简谐运动

自然界中一般的振动都是比较复杂的，而简谐振动就是一种最简单、最基本的振动．

二、简谐运动

『教师简介弹簧振子』

1.弹簧振子——理想化物理模型：（如右图）由一根轻量

的弹簧一端固定，另一端连结一个小球即振子。小球套在一根水平的光滑的杆上，运动时不受任何摩擦和介质阻力的作用，这就是弹簧振子。在实际情况下，只要振子的质量比弹簧的质量大得多且振子很小；运动时，摩擦及空气阻力很小，就可以看作是弹簧振子。（让学生观察弹簧振子理想化模型，并用多媒体演示弹簧振子的振动过程）．

『教师引导简谐运动的过程』

多媒体课件展示：

①指导学生看课件“弹簧振子”，并与实物对比，初步观察弹簧振子运动特征。

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A` O A

课件

实物图

『教师质疑』

弹簧振子在AA之间不停地振动，振子静止时处于什么位置？

（平衡位置，弹簧长度为原长，未发生形变，对物体的弹力为零．）

当振子拉到A点时放手、振子会向那点运动？

（振子总是向平衡位置O点运动）

是什么力使振子回到平衡位置？

（是弹簧弹力）

振子由A 回到O点，弹力和大小如何变化？

②指导学生观察多媒体课件“弹力的特点”

（回复力减小，由牛顿第二定律，可知加速度也减小．两者都由最大减小到零．）

振子由A回到O点，加速度的方向如何？

（同回复力一样，指向平衡位置．）

F 若振子由O运动到A点，加速度方向又如何？

（仍指向平衡位置．）

2.回复力：

定义：振子受到的方向指向平衡位置，使振子

．．．．．．．．．．．．．．．．．A` O A 回到平衡位置的力。

．．．．．．．．．『学生总结』

特点：（1）大小：不断变化（2）方向：指向平衡位置

『教师质疑』

振子由A回到O点，其位移如何变化？

③指导学生观察多媒体课件“位移的特点”

（位移减小，由最大减小到零，方向是由

O指向振子所在位置，图中应向右．）

『教师讲解』

3.振动的位移（位移）：振子的位移是指

v ．．．．．．．S “对平衡位置的位移”，即位移是指从平

．．．．．．．．．．．．．．．．衡位置指向振子所在位置的有向线段。

．．．．．．．．．．．．．．．．规定：初位置——平衡位置；

A` 末位置——振子所在的位置

『学生总结』

特点：（1）大小：不断变化（2）方向：背离平衡位置

『教师质疑』

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O A

振动的位移与回复力之间是否存在某种必然的关系呢？

④指导学生观察多媒体课件“位移与回复力的关系”

『学生总结』

同增同减、方向相反

『教师导学』

F S 4.简谐运动的定义：物体在跟偏离

．．．．．．A` 平衡位置的位移大小成正比，并且总

．．．．．．．．．．．．．．．．指向平衡位置的回复力的作用下运动，叫做简谐运动．

．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．O A 即回复力F=-kx式中“－”号表示回复力与位移的方向总是相反．

注意：对一般的简谐运动人不能理解为劲度系数，只能认为是一比例常数．不同的简谐运动k 值不同，k是由振动系统本身结构决定的物理量．

『简谐运动实例演示：音叉、弹簧片等．』

5. 振动加速度：

『学生推导』

a=F/m=-kx/m 6. 振动速度：

④指导学生观察实物“速度的特点”

『学生总结』

⑴向平衡位置运动速度增加；

离开平衡位置速度减小

⑵平衡位置最大

最大位移处速度为零

四、总结、扩展

1．物体在平衡位置附近所做的往复运动，叫做机械振动．振动是一种普遍的运动形式，大至地壳振动，小至分子、原子的振动．

2物体在跟偏离平衡位置的位移大小成正比，并且总是指向平衡位置的回复力的作用下振动，叫做简谐运动，即F＝-kx人为比例常数，复杂的振动都可以看作是许多简谐运动的叠加．

3.简谐运动规律

（1）物体向平衡位置运动的过程中，位移、回复力、加速度的大小都减小，速度增大，位移的方向总是离开平衡位置，回复力、加速度的方向总是指向平衡位置，物体作变加速运动，系统的势能转化为物体的动能．

（2）物体远离平衡位置的过程中，位移、回复力、加速度的大小都增大，速度减小，位移的方向总是远离平衡位置，回复力，加速度的方向总是指向平衡位置，物体做变减速运动，物体的动能转化为系统的势能．

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