《簡諧運(yùn)動(dòng)》教學(xué)說明

曹昭全

學(xué)科:物理

年級(jí):高中一年級(jí)

教學(xué)環(huán)境:網(wǎng)絡(luò)教室

簡諧運(yùn)動(dòng)是高中物理中典型的運(yùn)動(dòng)形式，根據(jù)對學(xué)生、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)設(shè)備的分析，此部分教學(xué)可以通過互動(dòng)課件采用自主、探究和合作的方式進(jìn)行學(xué)習(xí)，從而在學(xué)習(xí)物理概念形成、探究物理規(guī)律、體驗(yàn)和運(yùn)用科學(xué)方法的過程中突破教學(xué)難點(diǎn)和鞏固教學(xué)內(nèi)容。

引導(dǎo)問題設(shè)計(jì)

素質(zhì)教育的核心是創(chuàng)新，創(chuàng)新的核心是思維，而思維的根本出發(fā)點(diǎn)是問題，所以教學(xué)設(shè)計(jì)首先要設(shè)計(jì)系列教學(xué)引導(dǎo)問題。另外，考慮到明確設(shè)計(jì)問題的目的對教學(xué)有很強(qiáng)的指導(dǎo)性，所以要在問題設(shè)計(jì)之后標(biāo)出與問題對應(yīng)的目的。

學(xué)習(xí)任務(wù)單設(shè)計(jì)

由于學(xué)生對教學(xué)環(huán)境和方式都比較陌生，所以在教學(xué)中要加強(qiáng)對學(xué)生操作互動(dòng)課件的指導(dǎo)；給學(xué)生下發(fā)學(xué)習(xí)任務(wù)單，讓學(xué)生明確要完成的任務(wù)；為了達(dá)到合作學(xué)習(xí)的目的，同桌只允許開一臺(tái)電腦，只發(fā)一張學(xué)習(xí)任務(wù)單，迫使學(xué)生之間進(jìn)行合作和交流。同時(shí)，讓各小組學(xué)生的探究內(nèi)容有所不同，形成整合型活動(dòng)任務(wù)，結(jié)論必須在各組交流之后綜合形成。下表為學(xué)習(xí)任務(wù)單的主要內(nèi)容。

教學(xué)過程

1.引入新課。

[舉例]生活中的機(jī)械振動(dòng)。讓學(xué)生找到已有的經(jīng)驗(yàn)。

[DIS實(shí)驗(yàn)]聲振動(dòng)的圖像。

注：DIS（Digital Information System）實(shí)驗(yàn)是數(shù)字化信息系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的簡稱，即利用現(xiàn)代信息技術(shù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。

[介紹]彈簧振子：彈簧一端固定，一端連接一個(gè)質(zhì)點(diǎn)。

[DIS實(shí)驗(yàn)]水平方向彈簧振子簡諧運(yùn)動(dòng)的圖像。讓學(xué)生觀察振動(dòng)的圖像，使經(jīng)驗(yàn)上升為理性。

[比較]兩種振動(dòng)的難易程度：簡諧運(yùn)動(dòng)比說話的聲振動(dòng)簡單。

[引入]研究最簡單的機(jī)械振動(dòng)：簡諧運(yùn)動(dòng)。

2.簡諧運(yùn)動(dòng)。

[實(shí)驗(yàn)]豎直方向彈簧振子簡諧運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)。為學(xué)生運(yùn)用互動(dòng)課件做鋪墊。

[問題]簡諧運(yùn)動(dòng)具有怎樣的運(yùn)動(dòng)規(guī)律？讓學(xué)生明確本節(jié)課的教學(xué)任務(wù)。

(1)研究簡諧運(yùn)動(dòng)的方法：

[問題]運(yùn)用哪些物理量描述簡諧運(yùn)動(dòng)？怎樣研究簡諧運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律？

[同學(xué)討論、回答，教師總結(jié)、評價(jià)]

①一般情況下，用位移、速度、加速度和合力描述物體的運(yùn)動(dòng)，所以可用上述物理量描述簡諧運(yùn)動(dòng)。

②用觀察和實(shí)驗(yàn)方法研究簡諧運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。在此采用互動(dòng)課件研究。

(2)探究簡諧運(yùn)動(dòng)的規(guī)律：

[資源]互動(dòng)課件——做簡諧運(yùn)動(dòng)的彈簧振子（http://www.exphysics.org/info/info.php?sessid=&infoid=40）。

[介紹]互動(dòng)課件的使用方法；全振動(dòng)概念；用一次全振動(dòng)的振動(dòng)情況反映簡諧運(yùn)動(dòng)的規(guī)律。

[教師對學(xué)生分組]第一小組：彈簧振子作簡諧運(yùn)動(dòng)時(shí)位移變化規(guī)律；第二小組：彈簧振子作簡諧運(yùn)動(dòng)時(shí)速度變化規(guī)律；第三小組：彈簧振子作簡諧運(yùn)動(dòng)時(shí)加速度變化規(guī)律；第四小組：彈簧振子作簡諧運(yùn)動(dòng)時(shí)振子的受力變化規(guī)律。

[操作指南]運(yùn)用互動(dòng)課件探究簡諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律的方法：四個(gè)小組分別選擇“伸張度”、“速率”、“加速度”和“推力”后，點(diǎn)擊“開始”，觀察振動(dòng)情況及其圖像；如果振動(dòng)較快，可在“緩慢運(yùn)動(dòng)”前打鉤；可以改變振動(dòng)參數(shù)，再觀察。

[探究]同桌合作，運(yùn)用互動(dòng)課件開展探究活動(dòng)，并將探究結(jié)果填在任務(wù)單上。

[交流]利用實(shí)物投影儀，小組代表展示各小組的任務(wù)單，交流探究結(jié)果。

[總結(jié)]簡諧運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)記錄?？梢杂脠D像方法描述簡諧運(yùn)動(dòng)，簡諧運(yùn)動(dòng)的位移圖像是一條正弦或余弦曲線。

[問題]各實(shí)驗(yàn)記錄之間有什么規(guī)律？為什么？引導(dǎo)學(xué)生分析簡諧運(yùn)動(dòng)的規(guī)律。

[學(xué)生討論、回答]發(fā)現(xiàn)合力與位移大小變化規(guī)律一致、方向相反。

[教師分析、總結(jié)]如下圖所示，彈簧振子受到的合力等于彈簧的彈力，與位移大小成正比，方向相反，即F=-kx。這個(gè)合力促使振子回到平衡位置，所以稱為回復(fù)力。簡諧運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)規(guī)律：回復(fù)力F=-kx。

(3)簡諧運(yùn)動(dòng)的定義：

[問題]簡諧運(yùn)動(dòng)的定義是什么？讓學(xué)生根據(jù)自己的理解對簡諧運(yùn)動(dòng)下定義，得出簡諧運(yùn)動(dòng)的判斷依據(jù)。

[問題]聲振動(dòng)是簡諧運(yùn)動(dòng)嗎？音叉的振動(dòng)是簡諧運(yùn)動(dòng)嗎？讓學(xué)生根據(jù)簡諧運(yùn)動(dòng)的定義和規(guī)律判斷。

[實(shí)驗(yàn)]單擺的振動(dòng)。

[問題]單擺的振動(dòng)是簡諧運(yùn)動(dòng)嗎？讓學(xué)生課后思考、學(xué)習(xí)。

3.鞏固練習(xí)和作業(yè)。

課后思考

1.教師要經(jīng)常采用基于互動(dòng)課件的高中物理互動(dòng)課程教學(xué)方式上課，加強(qiáng)對學(xué)生的學(xué)習(xí)指導(dǎo)，引導(dǎo)學(xué)生合作和探究，使學(xué)生盡快適應(yīng)學(xué)習(xí)方式的變化。

2.在基于互動(dòng)課件的高中物理互動(dòng)課程教學(xué)中，吸引學(xué)生注意力的有兩個(gè)：一個(gè)是教師，一個(gè)是電腦，學(xué)生需要在二者之間來回“切換”注意力。所以，教師在進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)的時(shí)候要仔細(xì)考慮調(diào)控學(xué)生注意力的方式和方法，使學(xué)生能自然、自覺地在二者間切換注意力。

3.對互動(dòng)課件的使用和學(xué)習(xí)任務(wù)作簡單說明，為學(xué)生學(xué)習(xí)提供有力支架，促使學(xué)生將注意力集中于學(xué)習(xí)活動(dòng)，起到了監(jiān)控學(xué)生學(xué)習(xí)過程的作用。