1. 简谐运动教案设计（一等奖）

《简谐运动》教学设计方案

【总体规划】

人教版新课标教科书对《简谐运动》一节进行了大手笔的改动，核心是简谐运动的意义。老教材是从动力学特征给简谐运动下定义的，它不符合学生是以运动学特征来对质点教学设计思路

运动进行分类的认知习惯。新教材把“位移与时间的关系遵从正弦函数规律的振动”称为简谐运动，尊重学生的认知规律，有利于简谐运动的教学。正因为如此，通过探究，让学生认识弹簧振子的位移－时间图象是一条正弦曲线，便是本课教学的关键所在。

1．认识弹簧振子。

知识与技能

2. 知道弹簧振子的位移－时间图象是一条正弦曲线。

3．能从质点运动的位移－时间图象特征理解什么是简谐运动。

4. 进行匀速电机拖动白纸描绘振动图象的实验，通过白纸运动的位移和时间的转换，认识所绘图象“时间坐标轴”的意义。

教学目标

过程与方法

1．根据实验和原有认知，对弹簧振子振动图象特征作出猜想。

2．经历设计实验的过程（构建通过实验检验猜想的操作方案）。

3．经历分析论证的过程（观察实验现象，论证猜想的正确性）。

1．通过对简谐运动的图象的探究，培养学生认真、严谨、实事求是的科学态度。

2．体验实验对猜想作出了正确检验时的愉悦,增强科学探究的兴趣。

3. 在列举振动图象在实践中的应用中增强学生的实践意识。

情感态度与价值观

教学重点

教学难点

弹簧振子的位移—时间图象是一条正弦曲线。

检验弹簧振子位移－时间图象是正弦曲线的实验设计

气垫导轨、气源、改装滑块、电驱动匀速转盘、绒毛球、激光笔、塑料气垫弹簧振子、弹教学资源

簧；医用输液管、玻璃瓶、红墨水、双弹簧振动系统、电动匀速推进器、纸带、电池组；课件。

教学流程

引入

质点运动分类

弹簧振子

理想模型和实际装置

对弹簧振子x－t图象的猜想

学生实验

对x－t图象猜想的检验

演示实验

简谐运动

定义、图象

及其应用

【教学过程】

1

引入

根据加速度特点，对学过的运动进行分类，引入本课课题。

a

a=0

匀速直线

匀变速直线（自由落体）

a不变

a≠0

a改变

匀变速曲线（平抛运动）

大小不变、方向改变（匀速圆周运动）

大小和方向都改变（？本课将研究其中一种简单、和谐的运动）

物体在平衡位置附近所做的往复运动叫做机械振动，简称振动。

（1）振动物体的轨迹可能是直线也可能是曲线

（2）围绕着“中心”位置，即有平衡位置[振子原来静止时的位置，（一般情况下指物体在没有振动时所处的位置）] （3）“往复”运动，即有往复性，周期性

一、弹簧振子

1.弹簧振子概念

把一个有孔的小球装在弹簧的一端，弹簧的另一端固定，小球穿在光滑的杆上，能够自由滑动，两者之间的摩擦可以忽略，弹簧的质量与小球相比也可以忽略，这样的系统称为弹簧振子。

小球原来静止时的位置叫平衡位置。

2、理性化模型：

2

（1）不计阻力，小球看成质点

（2）弹簧的质量与小球相比可以忽略。

2.建立研究振子运动的一维坐标系

小球的平衡位置为坐标原点O，沿着它的振动方向建立坐标轴，小球在平衡位置的右边时它对平衡位置的位移为正，在左边时为负。

今后研究振动时所说的位移，都是相对于平衡位置的位移。

二、对弹簧振子位移—时间图象的探究

1．对弹簧振子位移—时间图象的猜想

（1）分组实验：初步观察弹簧振子运动，定性画出弹簧振子位移—时间图象。

（2）选几种典型图象让学生画在黑板上进行比较。

（3）继续实验：进一步观察振子运动，看象黑板上哪一种图象。

（4）根据数学知识，对弹簧振子位移—时间图象作出猜想——正弦曲线。

2．对弹簧振子位移—时间图象猜想的实验检验

（1）实验设计

●师生共同回顾数学中的正弦曲线。

师：我们一起来看，下面是数学中作正弦曲线的图，这个圆叫什么？

（单位圆）

师：图中x、y在单位圆中的几何意义是什么？

（

x是单位圆的半径与起始边成的圆心角，y是半径另一端点的纵坐标值）

师：下面我们通过一个情境来赋予它们物理意义。

3.简谐运动

3 y 1 3π/2 0 -1 π/2 π

2π

x

定义:物体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，则物体所做的运动叫做简谐运动。

判断是否作简谐振动的依据是

Fkx

AOA

4、简谐运动中位移、加速度、速度、动量、动能、势能的变化规律

（1）振动中的位移x都是以平衡位置为起点的，因此，方向就是从平衡位置指向末位置的方向，大小就是这两位置间的距离，两个“端点”位移最大，在平衡位置位移为零。

（2）加速度a在两个“端点”最大，在平衡位置为零，方向总指向平衡位置。

（3）速度大小v与加速度a的变化恰好相反，在两个“端点”为零，在平衡位置最大，除两个“端点”外任何一个位置的速度方向都有两种可能。

例题

例1、图所示为一弹簧振子，O为平衡位置，设向右为正方向，振子在B、C之间振动时（

）

A．B至O位移为负、速度为正

B．O至C位移为正、加速度为负

C．C至O位移为负、加速度为正

D．O至B位移为负、速度为负

4

周期的可能影响因素

5

、

6

几点注意事项

1、振幅是一个标量，是指物体偏离平衡位置的最大距离。它没有负值，也无方向，所以振幅不同于最大位移。

2、在简谐运动中，振幅跟频率或周期无关。在一个稳定的振动中，物体的振幅是不变的。

3、振动物体在一个全振动过程中通过的路程等于4个振幅，在半个周期内通过的路程等于两个振幅，但在四分之一周期内通过的路程不一定等于一个振幅，与振动的起始时刻有关。

4、振幅与振动的能量有关，振幅越大，能量越大。

5、周期与频率的关系：T=1/f 6、物体的振动周期与频率，由振动系统本身的性质决定，与振幅无关，所以其振动周期称为固有周期。振动频率称为固有频率。

总结：做简谐运动的物体，在通过对称于平衡位置的AB两个位置时，相对应的各个各个物理量具有怎样的关系？（对称关系）

1、位移大小相等，方向相反

2、速度大小相等，方向可能相同，也可能相反

3、加速度大小相等，方向相反

4、从平衡位置到达这两个或从这两个点直接到达平衡位置的时间相等

课堂练习：

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