2022年《简谐运动》教学设计2 .pdf

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1、学习好资料欢迎下载简谐运动教学设计浙江省上虞中学陈培正 312300 教与学的分析：学生情况分析：通过前面八章内容的学习，学生已能对物体进行受力分析，并会判断力的种类；掌握描述物体运动的几个常用物理量，如位移、加速度、速度；理解力和运动的关系，知道物体运动的方式是由力和初速度决定的，并能根据具体的受力特点，描述出物体的运动情况。本节教材分析：本节物体的运动方式与以前有明显的不同，确定平衡位置，能判断出运动的往复性是一个关键；打破已有位移概念的约束，建立起以平衡位置为起点的新的位移概念是本节的难点；通过对回复力和位移的分析，知道简谐运动的受力特点，并能根据受力特点，分析物体的运动情况是本节的重点

2、。教学目标：1、了解机械振动，能找出振动中的回复力；2、掌握简谐运动中回复力与位移的关系，会判断简谐运动；3、能利用力和运动的关系，分析一次全振动中各量的变化情况；4、通过弹簧振子模型，了解理想化方法是物理学中常用的一种方法；5、培养学生观察归纳能力、创新意识和探索精神。教学重点：简谐运动的受力和运动特点。教学难点：位移概念的建立，回复力随位移变化的规律。教学过程：（一）机械振动概念的建立教师：通过前面的学习，我们已经知道了几种运动，如最简单的直线运动，稍复杂的匀变速直线运动，再到曲线运动中的平抛运动和匀速圆周运动（课件上显示出四种运动的名称） ；我们还知道物体的运动方式是由物体的初速度和受力

3、决定的。教师：这四种运动受力有什么特点？学生回答后用课件依次显示。教师：今天我们要学习一种更加复杂的运动，先来看几个实例。实验一：小球穿在细杆上的水平弹簧振子（振几次后停止），提出平衡位置；实验二：小球在两个对接斜面轨道间的运动。实验三：竖直弹簧振子；实验四：单摆。 （在课件上展出四个实验的三维动画）教师：通过上面的四个实验，请大家归纳小球的运动特点。根据学生的回答，总结得出机械振动的概念。课件上板书：物体在平衡位置附近所做的往复运动，叫做机械振动，通常简称精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第

4、1 页，共 8 页 - - - - - - - - - - 学习好资料欢迎下载为振动。教师：我们日常生活中有否机械振动，请同学们举例。学生：（踊跃举例）教师：机械振动在自然界中广泛存在，所以我们今天就一起来研究机械振动。（二）机械振动的研究：教师：物体为什么会做往复运动？（提示：应从哪个角度入手研究？）学生：应从物体的受力情况来研究教师：那我们就从受力分析入手（课件展出实验一动画），小球振动的原因是什么？学生：弹力教师：小球在平衡位置左侧和右侧弹力的方向有什么不同？师生共同总结得出：都指向平衡位置。教师：（课件展示实验二的动画）小球振动的原因又是什么？学生：重力教师：（课件展示小球受力图）重力

5、产生几个效果？学生：两个教师：（课件展示重力分解图）确切地说，使小球振动的原因是什么？学生：重力沿斜面的一个分力教师：（课件展示实验三动画）小球上下振动的原因是什么？学生：重力（弹力或合力）课件展示出小球在平衡位置上下方的小球受力图，学生体验后总结得出：使小球振动的力是重力和弹力的合力。教师：（课件展出实验四动画）小球来回摆动的原因是什么？学生：重力的一个分力。 若学生回答是合力，则可作如下讨论：教师：（课件展示小球的受力图）小球在向平衡位置运动时做圆周运动，做圆周运动的物体需要向心力，是什么提供向心力？学生：绳子的拉力和重力沿绳子方向的分力的合力教师：所以小球在运动过程中，沿绳子方向的合力不

6、等于零，即小球所受的合力不等于小球重力沿速度方向的分力。 教师：通过上面的分析，请同学们归纳物体振动的原因？学生归纳后教师总结，振动的原因是：物体在振动中始终受到一个指向平衡位置的力，它的作用效果是使物体能返回到平衡位置，我们称它为回复力。教师：回复力是从效果来定义的，还是从性质来定义的？精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 2 页，共 8 页 - - - - - - - - - - 学习好资料欢迎下载学生：效果教师：我们以前是否学过根据效果来定义的力？学生：有，如向心力。教师：回复力与向心力一

7、样都是从效果来定义的，它可以是某一个力，也可以是某个力的分力，也可以几个力的合力。（课件上板书机械振动的原因及回复力的概念）教师： 现在我们以回复力比较简单的实验一来研究。（重做实验一） 为什么振了几次就停止了？学生：因为有摩擦力教师：如果摩擦力再小些呢？学生：振动次数将更多展出用气垫导轨的弹簧振子，介绍后演示，振动次数很多。教师：如果没有摩擦力呢？学生：将永远振动下去（课件展出水平弹簧振子动画）教师：如果小球（或滑块）受到的摩擦可以忽略，弹簧的质量比小球（或滑块）小得多，也可以忽略不计，我们把这样的系统称为弹簧振子，其中的小球（或滑块）常称为振子。 （同时课件展示这段文字）教师：这种系统我们

8、在生活中找得到吗？学生：找不到教师：对，但我们在研究过程中忽略次要因素，抓住主要因素的理想化方法经常用到，能举出例子吗？学生：如“质点”教师：（课件展示出弹簧振子）现在我们就以弹簧振子为例，来研究振子的回复力与那些因素有关？学生：弹簧的劲度系数和弹簧的形变量教师：弹簧的形变量与谁有关？学生：小球的位置教师：小球的位置可用哪个物体量来描述？学生：位移教师：通过分析知道，振子的回复力应该与小球的位移有一定的关系，请问位移是怎样定义的？学生：起点到终点的有向线段教师：所以我们应先规定一个位移的起点，当振子压缩到弹簧最短时的B 点释放，请问以哪点为位移的起始位置好？O B A 精品资料 - - - 欢

9、迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 3 页，共 8 页 - - - - - - - - - - 学习好资料欢迎下载学生： B 点（平衡位置O 点）教师：请分别说出理由？学生甲： B 点是振子释放开始运动的起点学生乙： O 点是平衡位置，振子的运动关于O 点对称教师：两位同学的回答都有道理，现在我们分别以O 和 B 为位移的起点，一起来探索振子的回复力与位移的关系，比较以哪一点为位移的起点较好。我们规定B向 O 为位移的正方向， （课件展示振子从B 向 O 运动，然后暂停在 B 与 O 间的某位置一）振子从B 向 O

10、靠近平衡位置时，分别以O 或 B 为位移的起点，请问振子的位移怎么变？方向如何？学生甲：以O 为位移的起点，振子的位移变小，方向为负学生乙：以B 为位移的起点，振子的位移变大，方向为正教师：假设弹簧的劲度系数为k，请同学们填好发下的表格。位移的起点以 O 为位移的起点以 B 为位移的起点位置位置一位置二位置一位置二位移大小位移方向弹簧形变量回复力大小回复力方向回复力 F与位移 X 的关系教师来回巡视，后请同学总结。学生：以O 为起点，回复力F 与位移 X 的关系为 F= kX ，以 B 为起点关系很难找或较复杂。教师：通过对比，我们可以得到两个结论，第一：在研究机械振动中，以平衡位置为位移的起

11、点较好；第二：若以平衡位置O 为位移的起点，则振子的回复力与位移的关系为F= kX 。课件依次显示板书，并提问：F、X、k 和负号分别表示什么？学生： F 表示振子受到的回复力，X 表示振子相对与平衡位置的位移，k 表示弹簧的劲度系数，负号表示回复力F与位移 X 的方向始终相反。（三）简谐运动的研究教师：从平衡位置的角度来说，回复力的方向始终指向平衡位置，我们把物体在跟偏离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的振动，叫做简谐运动。 （课件展示简谐运动定义的板书）简谐运动是最简单、最基本的机械振动，请同学总结简谐运动的受力特点。精品资料 - - - 欢迎下载 - - -

12、- - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 4 页，共 8 页 - - - - - - - - - - 学习好资料欢迎下载学生： 回复力大小与位移的大小成正比，方向相反或始终指向平衡位置。（课件板书受力特点）教师：再作几点说明，第一：k 是什么？学生： k 是一个比例常数，若是弹簧振子则k 又是劲度系数。教师： 第二：若某振动是简谐运动，则一定满足F= kX ，若某振动满足F= kX ，则它一定是简谐运动，所以判断简谐运动的依据是什么？学生：根据振子的回复力与位移的关系来判断，即是否满足F= kX（课件显示判断简谐运动的依据）教师：刚才我们以弹

13、簧振子为例，一起分析了简谐运动的受力特点，下面以弹簧振子为例来分析简谐运动的运动特点（课件显示板书，鼠标点击板书中的加速度，显示弹簧振子动画） ，请问：在振动中振子的加速度有没有变？如何变？依据是什么？学生：在变，振子靠近平衡位置时，加速度越来越小，因为振子的位移变小，回复力变小，根据牛顿第二定律可知，振子的加速度也在变小。教师：很好，利用牛顿第二定律和简谐运动的受力特点，依据位移的变化，来判断回复力的变化，最后得出加速度的变化规律（课件展示振子加速度与位移变化的三维动画，后用鼠标点击板书中的速度，再进入弹簧振子的三维动画），请问振子向平衡位置运动时，速度大小怎么变？依据是什么？学生：速度越来

14、越大，根据回复力和速度的方向关系，可知振子靠近平衡位置时做加速运动。教师：那振子在远离平衡位置时，它的速度如何变？学生：越来越小教师总结判断速度变化的方法和依据（课件展示弹簧振子的加速度与位移变化的三维动画） ，再问：振子在远离平衡时做什么运动？学生：做加速度越来越大的减速运动教师：振子靠近平衡位置时做什么运动？学生：做加速度越来越小的加速运动教师总结振子的运动规律，并与匀速直线、匀变速直线、平抛和匀速圆周运动等相比较，总结与上述四种运动的异同。（四）巩固练习教师：刚才分析了简谐运动的速度、加速度与位移变化的关系，还分析了它的受力特点及判断简谐运动的依据，现在我们根据所学的知识，一起来判断刚才

15、的实验二是否是简谐运动？（课件展示小球在斜面轨道间振动的三维动画）说明理由。学生：不是，因为小球的回复力是重力沿斜面的分力，而小球在一个斜面上运精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 5 页，共 8 页 - - - - - - - - - - 学习好资料欢迎下载动时，这个力的大小不变，所以它不是简谐运动。教师根据学生回答，同时展示三维动画中的回复力分析图，加以总结。教师：实验三可以看成是竖直的弹簧振子，它是简谐运动吗？（课件展示三维动画）学生：是（不是）教师：判断依据是什么？学生：根据F= -kX

16、 教师根据学生回答，提示学生：先找出平衡位置，分析弹簧的形变量，找出重力与弹力的关系，设振子运动到某一位置，分析弹簧的形变量、振子的位移，寻找回复力与位移的大小和方向关系（课件展示受力分析、回复力、位移、弹簧形变量等） ，然后由学生自己证明。教师利用实物投影仪，及时反馈学生的证明，并加以适当的说明和补充。教师：下面以水平弹簧振子为例，分析一次完整的往复运动中，振子的位移、回复力、 加速度、 速度、 能量的变化情况。 （课件展示题目、 表格、 振动的三维动画）师生共同完成振子靠近位置过程中各量的变化情况（课件备位移、回复力、加速度、速度变化的三维动画，以作提示），余下作为课外作业完成。精品资料

17、- - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 6 页，共 8 页 - - - - - - - - - - 学习好资料欢迎下载课件以 B 为起点探索 F 与 X 关系课件以 O 为起点探索 F 与 X 关系开始复习引入演示演示演示演示实验一实验二实验三实验四课件实验动画师问：运动特点观察归纳课件振动概念师问：振动原因受力分析学生讨论学生归纳回复力概念实验一实验五弹簧振子模型课件课件课件演示演示弹簧振子的研究课件受力情况运动情况课件加速度变化速度变化运动特点课件判断以 O 为位移起点课件F= kX 课件简谐运动定义课件课外作业应用练习结束精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 7 页，共 8 页 - - - - - - - - - - 文档编码：KDHSIBDSUFVBSUDHSIDHSIBF-SDSD587FCDCVDCJUH 欢迎下载 精美文档欢迎下载 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 8 页，共 8 页 - - - - - - - - - -