資源簡介

2.2簡諧運動的描述------教學評大單元分課時教學設計
課 題 2.2 簡諧運動的描述
課 型 新授課 復習課□ 試卷講評課□ 其他課□
授課班級 授課時間
教學內容分析 簡諧運動的描述是上一節(jié)簡諧運動的延續(xù)，教材基于上節(jié)內容中“做簡諧運動的物體位移與運動時間關系”引出數(shù)學上的正弦函數(shù)，教材根據(jù)正弦函數(shù)的性質和特點，運用數(shù)學推導，得出圓頻率與周期之間的關系，這種利用邏輯思維的方法，有利于學生建立和理解兩者之間的關系。相位這個概念是本節(jié)教學的難點，教材并沒有對相位這個概念提出很高的教學要求，而是通過數(shù)學表達式、演示實驗，讓學生在觀察、思考中對兩個振動的相位進行感受和比較，這有利于化解難點。在本章真實情境任務“描述新的運動形式”的引領下，本節(jié)重點解決的問題是如何從運動學的特征描述簡諧運動的獨特性。從真實情境出發(fā)，以解決問題為目標，結合數(shù)學相關知識給出描述簡諧運動的物理量(振幅、周期和頻率、相位)及簡諧運動在任意時刻位移的表達式，在運用所學的過程中生成新的問題，為下一課時任務做好鋪墊。
學習者 分析 學生在學習了描述物體圓周運動物理量后，對周期與頻率描述并不難接受，通過在上節(jié)課中經歷探究彈簧振子位移--時間關系的過程中，已經認識到簡諧運動具有周期性，但對振幅和相位的意義理解是一個新問題，因此要通過區(qū)分位移、振幅、路程的概念，加深學生對振幅與相位的理解。
教學目標與核心素養(yǎng) 物理觀念：知道簡諧運動中的幾個基本參數(shù)的概念及物理意義。 科學思維：通過引導學生對周期、振幅、頻率、相位等相關概念的認識與理解的過程，引導學生找到各物理量之間的關系，提升學生的辯證思維與科學推導物理問題的能力。 科學探究：通過對彈簧振子周期測定，提高學生的動手能力及解決實際問題的能力。 科學態(tài)度與責任：培養(yǎng)學生的實際動手能力，養(yǎng)成善于觀察、辯證，能夠理論結合實際從而解決物理問題的學習態(tài)度。
教學準備 多媒體課件、導學案、視頻。
活動設計
教學內容 教師活動 學生活動 評價任務
知識回顧（導學案，要求學生課前完成）
設置情景引入 在前面我們已經認識了簡諧運動，那么首先我們先來回顧以下幾個概念。 1什么是機械運動？ 2什么是簡諧運動？ 我們用位移、速度、加速度等物理量來描述勻變速直線運動的特征，用角速度、周期、轉速等物理量來描述勻速圓周運動的特征。那么我們哪些量來描述簡諧運動的特征呢？ 思考，討論并回答問題 引導學生鞏固簡諧運動概念，體會簡諧運動的周期性與對稱性
探索新知： 知識點一：、描述簡諧運動的物理量
通過觀察彈簧振子運動的演示視頻，引入新課。 安排學生閱讀教材內容，回答什么是周期和頻率 通過試驗探究: 周期與振幅、周期與彈簧勁度系數(shù)、周期與振子的質量關系，得出結論。 列舉生活中的振動固有頻率和周期例子 通過實驗視頻，理解相位的概念。 觀察察模擬彈簧振子運動的振動范圍定義振幅 1.振幅 （1）定義：振動物體離開平衡位置的最大距離.用A表示. （2）單位：在國際單位制中，振幅的單位是米（m）. （3）物理意義：表示振動強弱的物理量，振幅越大，表示振動越強。 2.深入理解及時討論： 上一節(jié)課我們學習了振動物體的位移，本節(jié)我們認識了簡諧運動的振幅。有人說振幅只不過是振動中位移的一個特殊值而已，你是否贊同這個觀點？ 引導學生通過類比，深入辨析位移與振幅這兩個概念。 （二）繼續(xù)觀察模擬的彈簧振子實驗思考如何定義周期 1.觀察理解定義全振動 （1）如何理解一次全振動呢？以水平振子為例從O點出發(fā)O—D—B—D—O是一次全振動嗎？ （2）若從振子經過C向右起，經過怎樣的運動才叫完成一次全振動？ （3）結合位移時間圖理解全振動的概念 （4）小結全振動的特點 在判斷是否為一次全振動時不僅要看是否回到了原位置，而且到達該位置的振動狀態(tài)（速度）也必須相同，才能說完成了一次全振動。只有物體振動狀態(tài)再次恢復到與起始時刻完全相同時，物體才完成一次全振動。 振動物體以相同的速度相繼通過同一位置所經歷的過程，也就是連續(xù)的兩次位置和振動狀態(tài)都相同時所經歷的過程，叫做一次全振動。 一次全振動是簡諧運動的最小運動單元，振子的運動過程就是這一單元運動的不斷重復。 2.周期 （1）定義：做簡諧運動的物體完成一次全振動所需要的時間，叫做振動的周期，用T表示. （2）單位：在國際單位制中，周期的單位是秒（s）. （3）物理意義：表示振動的快慢，周期越長表示物體振動得越慢，周期越短表示物體振動得越快. 3.頻率 （1）定義：單位時間內完成的全振動的次數(shù)，叫做振動的頻率.用f表示. （2）單位：在國際單位制中，頻率的單位是赫茲（Hz）. （3）物理意義：頻率是表示物體振動快慢的物理量，頻率越大表示振動得越快，頻率越小表示振動得越慢. （4）周期與頻率的關系： 4.拓展探究 如圖所示，為一個豎直方向振動的彈簧振子，O為靜止時的位置，當把振子拉到下方的B位置后，從靜止釋放，振子將在AB之間做簡諧運動，給你一個秒表，怎樣測出振子的振動周期T？ 5.實驗探究 猜想彈簧振子的振動周期可能由哪些因素決定 如何驗證你的猜想呢？ 探究一：探究周期與振幅的關系 探究二：探究周期與彈簧勁度系數(shù)的關系 探究三：探究周期與彈簧振子質量的關系 實驗結論： 通過上述我們知道彈簧振子的振動周期由振動系統(tǒng)本身的質量和勁度系數(shù)決定，而與振幅無關，所以常把周期和頻率叫做固有周期和固有頻率。 6.拓展了解 （三）觀察實驗思考兩個振幅和周期都相同的彈簧振子其振動情況是否相同呢？ 要詳盡地描述簡諧運動，只有周期（或頻率）和振幅是不夠的，在物理學中我們用不同的相位來描述簡諧運動在一個全振動中所處的不同階段。 相位 （1）物理意義:是表示物體振動步調的物理量。 （2）單位:弧度 觀察實驗視頻 通過視頻演示，知道全振動 閱讀教材，了解周期和頻率。 分析并回答問題，小組合作設計實驗，進行探究，得出實驗結論。 觀察圖片。 觀察演示試驗視頻，思考振動不同原因。 通過觀察 理解簡諧運動的振幅，會定義振幅 通過概念辨析理解振幅與位移的區(qū)別和聯(lián)系 通過深入思考理解全振動的概念。 引導學生理解周期頻率 引導學生學會用積累的方法來測量微小物理量 通過猜想假設，設計實驗，觀察實驗，總結結論，培養(yǎng)學生的實驗探究能力與對比分析能力 了解生活中一些振動的固有周期和頻率 通過觀察實驗理解相位的概念
探索新知： 知識點二：簡諧運動的表達式
通過學習振幅、周期、相位等概念總結出簡諧運動的表達式，理解各物理量的意義。 二、簡諧運動的表達式 通過上一節(jié)課的學習我們知道簡諧運動的位移x和時間t的關系可以用正弦或余弦曲線來表示，剛剛我們又學習了描述簡諧運動的物理量A、Ｔ、f、，那么根據(jù)三角函數(shù)知識， 請同學們思考一下x和t的關系可以寫成什么樣的表達式呢？ 1．簡諧運動的表達式：x＝Asin(ωt＋φ) 2．各量的物理含義： (1)圓頻率：表達式中的ω稱做簡諧運動的圓頻率，它表示簡諧運動物體振動的快慢。與周期T及頻率f的關系：ω＝＝2πf； (2)φ表示t＝0時，簡諧運動質點所處的狀態(tài)，稱為初相位或初相。ωt＋φ代表做簡諧運動的質點在t時刻處在一個運動周期中的哪個狀態(tài)，所以代表簡諧運動的相位。 3．從運動方程中得到的物理量：振幅、周期和圓頻率、初相位，因此可應用運動方程和ω＝2πf對兩個簡諧運動比較周期、振幅和計算相位差。 4.借助表達式深入理解相位差。 閱讀教材寫出簡諧運動的表達式。 通過閱讀教材理解簡諧運動的表達式中各物理量的意義。
課堂練習
例1.彈簧振子以O點為平衡位置在B、C兩點間做簡諧運動，BC相距20cm，某時刻振子處于B點，經過1s，振子首次到達C點，求： 振子的振幅； （2） 振子的周期和頻率； （3） 振子在2.5s內通過的路程及位移大小。 小結經驗： 例2.關于簡諧運動的周期,以下說法正確的是( ) A.間隔一個周期的整數(shù)倍的兩個時刻物體的振動情況相同 B.間隔半個周期的奇數(shù)倍的兩個時刻,物體的速度和加速度可能同時相同 C.半個周期內物體的動能變化一定為零 D.一個周期內物體的勢能變化一定為零 小結經驗：
課堂小結 利用思維導圖引導學生完成
主板書設計
簡諧運動的描述 描述簡諧運動的物理量——振幅、周期、頻率和相位 振幅：描述振動的強弱； 周期和頻率：描述振動的快慢； 相位：體現(xiàn)了振動的步調； 簡諧運動的表達式： x＝Asin（ωt＋φ）
教學反思

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