简谐运动教学设计55086

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1、《简谐运动》教学设计华东师范大学苏州工业园区教育技术学博士后科研工作站齐伟一、设计思路简谐运动是中学物理学习中一种重要的运动形式，也是最简单的一种机械振动的形式。在通常的教学过程中，采用的是实验引入分析的方法，演示弹簧振了的运动，定性分析它在运动过程屮的受力、加速度的人小和方向、速度的人小和方向、位移大小和方向的变化，继而定量分析弹簧振了受力与位移的关系，从而得到简谐运动的特点和定义,在此基础上定义简谐运动的周期、振幅等物理量。我们认为这样的教学过程虽然从实验的角度将简谐运动进行了演示，并从中得到了一些结论，但是整个教学过程是在行为主义教学理论指导下进行的，强调的是教师的讲解和学生的接

2、受，忽略了学生的主动发现过程。屹耍医萄q毯湍灌莅才抛隽艘恍1髡己椭傅佳u约旱呐0^⑴）治侍狭5.玫揭恍」媛珊透拍钎缘闹丁4佣栽仓茉硕难芯靠迹眉负位连机孀缈人僭仓茉硕闹实阍嘏轴上投影点的“位置一吋间”关系图像，继而在虚拟实验软件上描绘出弹簧振子的“位置一时间”关系图像，通过比较，寻找二者的关系，最后利用真实的演示实验验证所得结论。至于描述简谐运动的物理量——周期和振幅，町以指导学生结合对匀速圆周运动的研究进行独立探究式学习。在整个教学过程中充分利用几何画板提供的平台支持演示、描述知识，温故“问”新，努力提高学生的思维水平。二、教学过程1-简谐运动特点（1）研究匀速圆周运动。演示做匀速圆周

3、运动的质点在Y轴上的投影点运动轨迹，并描绘出该点位宜随时间变化的关系图像（图1）。引导学牛观察图像形式，并根据数学知识，初步猜测具对应的函数形式。点评从匀速圆周运动开始本节课是一个很好的创意，对学生后面进行探究学习开了一个好头。但是如果这里一开始不显示“Y轴上的投影点运动位置与时间关系图像”，而是让学生想象讨论后给出答案，对学生的思维拓展及本节课后面学习会更有帮助。（2）虚拟演示弹簧振子的运动。运行利川几何画板制作的弹簧振了虚拟演示，描绘振了在振动过程中位置随时间的变化图像（图2）o与上述图像对比，猜测此图像的函数形式。S2（3）真实演示弹簧振子的运动。验证计算机演示的弹簧振子“位置T

4、I寸间”图像是否符合真实的物理过程。实验简介：将弹簧振子放在气垫导轨上，横向引出一•条铁丝，恢丝的另一段固定一医用输液针头，针头和输液管相连，输液管上端（较高处）连接着装有墨水的输液瓶子（这里是将输液用的一套设备借用过来了）。针头下面平铺白纸，为了使白纸匀速运动,将其用电机带效果最好。调节好初始状态，开始运动后就可以描述弹簧振子的“位置一时间”关系图像了。当然，如果冇比较好的实验条件，也可以在气梨导轨上安装传感器装置,利用计算机直接将图像打印出来,效果更好（这有点像心电图的实现过程了）。点评以上两个环节的教学设计是信息技术与课程整合的具体落实，让实物实验与虚拟实验优势互补，从而提高教学

5、效果。不过，我个人认为如果能够把两节次序颠倒一下，会更能体现整合的优势，因为实物实验能够反映更多的信息，有更大的可信度，而虚拟实验能够更准确反映实验现象与规律。2比较实验结果（1）比较“位置一时间”图像。引导学生比较上面步骤中得到的图像，发现它们都是正弦（余弦）函数关系，也就是说，弹簧振子运动过程的规律与做圆周运动的质点在Y轴上的投影点运动规律一样。从图像的斜率可以判断速度的变化规律也一样。点评这一教学环节设计得非常好，引导学生比较前面教学屮得到的图像，可以让学生在分析、比较、综合中得到抽象思维能力的培养，在充分体验的基础上理解掌握简谐振动的图像。（2）分析受力特点。教师指导学生讨论弹

6、鹫振子和圆周运动的Y轴投影受力特点。在讨论过程中首先明确“平衡位置”的概念。对于弹簧振了來讲，在其振动方向上有合外力为零的位置，我们把这个位置叫做“平衡位置”，在图1和图2中所描绘的“位置一时间”图像都是以“平衡位置”作为位置处标的起点（位置处标的原点），也以振了在此位置的时刻为时间计时起点（时间坐标的原点）。由学生独立分析弹簧振了的受力特点，得出"二七结论，其中k为弹赞的劲度系数，y为振子的位置坐标（等于相対“平衡位置”的位移），弹簧振子受所受力的大小与它相对“平衡位置”的位移大小成正比，方向相反。教师引导学生分析做匀速圆周运动的质点在Y轴投影的受力特点。如图3所示。向心力为F,它在

7、Y轴方向上的分最其中r是圆周的半径，如果考虑方向因索，事，这个分量的特点也是和投影点相对平衡位置的位移大小成正比，方向相反。点评在传统教学中，由于教学理念等诸多原因，教师总是采取“灌”的方式，讲得口干舌燥，学生却听得云里雾里不得要领。齐老师能够大胆地让学生在教师指导下进行探究学习，充分发挥了学生的主体作用。建构主义及脑科学的研究已经告诉我们，只有学生觉得有意义且引起他们的认知冲突，才能促进他们主动学习，也只有这样才能真正培养他们的创新能力和分析