簡諧運動教學

孫天河　鄒敏

摘要：簡諧運動是高中物理教學中的一個難點。突破這一難點的關(guān)鍵是教學過程中物理科學研究方法優(yōu)化與整合。文章分析了簡諧運動這節(jié)課的教學特點及教學中物理科學研究方法的優(yōu)化與整合，以促進課堂的有效教學，提高物理教學的質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：簡諧運動；物理教學；物理方法

簡諧運動是高中物理力學中最復(fù)雜的一種運動，是高中物理教學的一個難點。突破這一難點的關(guān)鍵是教學過程中物理科學研究方法的優(yōu)化與整合，筆者結(jié)合自己的教學實踐，談?wù)剬ι鲜鰡栴}看法。

1 簡諧運動的教學特點

11 課程的綜合性強

簡諧運動的教學是在學生學完了運動學、動力學及功和和能的知識的基礎(chǔ)上展開的，而且既有概念教學又有規(guī)律教學，課程的綜合性強。

12 涉及的物理科學研究方法多

教學中既有實驗觀察和理論分析，也有理想模型法，還要用到數(shù)學方法來表示物理問題，所涉及的物理科學研究方法多。

13 知識應(yīng)用廣泛

機械振動和機械波是一種比較復(fù)雜的機械運動形式，對它的研究為學生以后學習電磁振蕩、電磁波和光的本性奠定了知識基礎(chǔ)。此外，機械振動和機械波的知識與人們的日常生活，生產(chǎn)技術(shù)和科學研究有著密切的關(guān)系，而簡諧運動是學習機械振動和機械波的基礎(chǔ)，所以簡諧運動的知識應(yīng)用廣泛。

2 簡諧運動教學中物理方法的優(yōu)化與整合

讓學生掌握物理科學研究方法是中學物理教學的主要目標之一。物理科學研究方法滲透到了簡諧振動教學的各個環(huán)節(jié)，貫穿了其整個教學過程。

21 在概念建立中物理科學研究方法的優(yōu)化與整合

在簡諧運動教學中，教師首先要讓學生通過實驗觀察分組討論，然后他總結(jié)歸納出機構(gòu)振動的定義。教師可指導(dǎo)學生觀察演示實驗：（1）一端固定的鋼板尺的振動[見圖1（a）]；（2）單擺的振動[見圖1（b）]；（3）彈簧振子的振動[見圖1（c）（d）]；（4）穿在橡皮繩上的塑料球的小球的振動[見圖1（e）]

分組討論觀察的結(jié)果，找出幾個實驗中運動物體運動的共同點，總結(jié)出機械振動的定義。おおお

其次，演示水平彈簧振子的振動，引導(dǎo)學生認識彈簧振子，由此使學生建立起彈簧振子理想化的物理模型（小球和水平桿之間的摩擦力可以忽略不計，彈簧的質(zhì)量比小球的質(zhì)量小得多，也可以忽略不計）。教師通過對彈簧振子的受力分析，讓學生認識到在理想狀態(tài)下振子只受彈簧的彈力作用，引導(dǎo)學生理解使振子做往復(fù)振動的力是彈簧的彈力，彈力的方法及其和平衡位置的關(guān)系，從而引出回復(fù)力的概念，并啟發(fā)學生回憶已學過的胡克定律，得出回復(fù)力和小球相對于平衡位置的位移的關(guān)系式：F=-kx，從而得出簡諧運動的定義。

在建立機械振動和簡諧振動這兩個概念的過程中，學生學習了實驗觀察的方法，利用分析、比較、綜合、歸納抽象出物理概念的邏輯思維方法，還認識了物理學研究中的理想模型法。

22 物理科學研究方法在規(guī)律探究中的優(yōu)化與整合

221 簡諧運動的規(guī)律探究

在學習簡諧運動的時候，由于前概念的影響，學生思維往往具有單一性和定勢性，他們習慣于分析恒力作用下物體的單程運動，對變力作用下來回運動的振動過程中的多量分析會感到比較困難，所以應(yīng)用運動學和動力學的知識分析簡諧運動中的位移、回復(fù)力、加速度和速度的變化規(guī)律是教學的難點。教師可借助多媒體課件，演示彈簧振子完成一次全振動的過程，然后應(yīng)用胡克定律、運動學和動力學的知識分析出簡諧運動中位移、回復(fù)力、加速度的變化規(guī)律，并將其結(jié)果填在表格中。最后，教師引導(dǎo)學生通過對表格的整體分析，定性了解各物理量的變化規(guī)律，從而突破教學中的難點。

222 探究簡諧運動的位移圖象——振動圖象

師生一起通過實驗探究得出簡諧運動的位移圖象，使學生對振動圖象有一定的感性認識。例如，教師可用細紅拴住裝滿水的礦泉水瓶口做成單擺，并將其底部戳個小孔，手提細紅，使其在豎直平面內(nèi)做簡諧振動。同時，提細線的人沿垂直于單擺的振動平面方向做勻速直線運動，則水在地面上灑下的圖形就是簡諧運動的位移圖象。最后得出結(jié)論：簡諧運動的位移圖象是正弦或余弦曲線。最后教師讓學生通過建立坐標系，畫出簡諧運動的位移—時間圖象來深入理解簡諧運動的位移圖像的物理意義。

在簡諧運動的規(guī)律探究中，學生認識了利用現(xiàn)代技術(shù)手段分析處理物理問題的方法，培養(yǎng)了自身的分析能力、推理能力和綜合歸納能力。在認識簡諧振動的圖象的教學中，學生學會了簡諧振動的圖象的畫法，學習了用數(shù)學知識表示物理問題的方法。

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