《简谐运动》教学设计

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1、《简谐运动》教学设计一、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，演示弹簧振子的运动，定性分析它在运动过程中的受力、加速度的大小和方向、速度的大小和方向、位移大小和方向的变化，继而定量分析弹簧振子受力与位移的关系，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

2、的,强调的是教师的讲解和学生的接受，忽略了学生的主动发现过程。因此，我将教学过程和内容安排做了一些调整，引导和指导学生通过口己的努力去发现问题，并得到一些规律和概念性的知识。从对圆周运动的研究开始，利用儿何画板描绘做匀速圆周运动的质点在Y轴上投影点的“位置一时间”关系图像，继而在虚拟实验软件上描绘出弹簧振了的“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，可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

3、屮充分利用几何曲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）研究匀速関周运动。演示做匀速圆周运动的质点在Y轴上的投影点运动轨迹，并描绘出该点位置随时间变化的关系图像（图1）。引导学生观察图像形式，并根据数学知识，初步猜测其对应的函数形式。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

4、习会更有帮助。（2）虚拟演示弹簧振子的运动。运行利用儿何画板制作的弹赞振子虚拟演示,描绘振子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。（3）真实演示弹簧振子的运动。验证计算机演示的弹赞振子“位置T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，铁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（这里是将输液川的一套设备借用过來了）。针头下面平铺白纸，为了使白纸匀速运动，将英用电机带

5、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“位置一吋间”关系图像了。当然，如果有比较好的实验条件，也可以在气垫导轨上安装传感器装置，利用计算机玄接将图像打印出来，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。1.比较实验结果（1）比较“位

6、置一时间”图像。引导学生比较上面步骤屮得到的图像，发现它们都是正弦（余弦）函数关系，也就是说,弹簧振了运动过程的规律与做闘周运动的质点在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中得到的图像，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簧振子和圆周运动的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。对于弹费振子來讲，在其振动

7、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屮所描绘的“位置一时间”图像都是以“平衡位置”作为位置坐标的起点（位置坐标的原点），也以振子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子的受力特点，得出*=七结论，其中k为弹簧的劲度系数，y为振子的位置坐标（等于相对“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関周运动的质点在Y轴投影的受力特点。如图3所示。向心力为F,它在Y轴方向上的分量

8、其小r是圆周的半径，如果考虑方向因素，尸，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解决问题的能力。（3）得出