資源簡介

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人教版高中物理選擇性必修1第2章第1節簡諧運動教學設計
課題
簡諧運動
單元
2
學科
物理
年級
高二
教材分析
本節在節前“問題”中列舉了多個實例，通過讓學生歸納共同點來引出機械振動的概念;而后從運動學的角度認識彈簧振子，通過實驗得出彈簧振子的位移一時間圖像:
再通過數據分析發現彈簧振子的位移一時間圖像是正弦曲線。
簡諧運動可以根據運動學和動力學特征分別進行定義，本節根據運動學特征給出了簡諧運動的定義。本節的重點是形成簡諧運動的概念和認識它的位移一時間圖像，
難點是彈簧振子理想化模型的建構和簡諧運動位移與時間函數關系的得出。
學習目標
物理觀念：認識彈簧振子。科學思維：通過觀察和分析，理解簡諧運動的位移—時間圖像是一條正弦曲線。科學探究：經歷對簡諧運動運動學特征的探究過程，加深領悟用圖像描繪運動的方法．科學與態度與價值觀：通過對簡諧運動特征的學習，培養實事求是的科學探究精神。
重點
簡諧運動的運動學特征的探究過程。
難點
簡諧運動的運動學特征
教學過程
教學環節
教師活動
學生活動
設計意圖
導入新課
思考1：我們以前學過哪些運動形式？加速度大小方向都不變的勻變速直線運動。（自由落體運動）加速度大小方向都不變的勻變速曲線運動。（平拋運動）加速度大小不變方向改變的變加速曲線運動。（勻速圓周運動）思考2：這些運動的共同點是什么?
觀察圖片，回答問題。觀看視頻和演示，總結所演示運動的特點。
復習舊知識，建立高中所學習的運動類型的知識框架。
講授新課
一、機械振動1、定義：物體在平衡位置附近的往復運動。思考3：這些運動的共同特點是什么？2、特點：（1）平衡位置——“對稱性”。
振動停止時物體所在的位置（2）往復運動——“周期性”課堂練習1、簡單應用：下列運動中屬于機械振動的是（
）A、樹枝在風的作用下的運動B、豎直向上跑出的物體的運動C、說話時聲帶的振動D、爆炸聲引起的窗扇的運動答案：ACD二、彈簧振子——理想化模型1、概念：小球和彈簧所組成的系統稱作彈簧振子，有時也把這樣的小球稱做彈簧振子或簡稱振子。2、理性化模型：（1）不計阻力（2）彈簧的質量與小球相比可以忽略。思考4：振子的運動是怎樣一種運動呢？（視頻演示）三、彈簧振子的位移——時間圖像
研究彈簧振子的運動振子的位移x都是相對于平衡位置的位移，以平衡位置為坐標原點O，沿振動方向建立坐標軸。規定在O點右邊時位移為正，在左邊時位移為負。
圖像繪制方法（1）、頻閃照相（2）、描圖記錄法體驗：一同學勻速拉動一張白紙，另一同學沿與紙運動方向相垂直方向用筆往復畫線段，觀察得到的圖象。做一做：用數碼相機和計算機繪制彈簧振子的x—t
圖像如圖所示的裝置可以視為彈簧振子嗎？請嘗試用數碼相機拍攝鋼球的運動。通常每隔0.04s(這個時間間隔通常可以設定)數碼相機就會拍攝一幀照片。拍攝時最好把鋼球的位置放在取景框的最左側。在計算機中建立一個幻燈片的演示文稿，把這些照片插入文稿中的同一張空白幻燈片中，照片會按拍攝時間的先后一幀一幀自動向右平鋪開來。最終可以得到什么樣的結果？四、簡諧運動及其圖像1、什么是簡諧運動？如果質點的位移與時間的關系遵從正弦函數的規律，即它的振動圖象（x—t圖象）是一條正弦曲線，這樣的振動叫做簡諧運動。簡諧運動是最簡單、最基本的運動。2、簡諧運動的特點是什么？簡諧運動是最簡單、最基本的振動，其振動過程關于平衡位置對稱，是一種往復運動．彈簧振子的運動就是簡諧運動．3、請畫出簡諧運動的圖象4、由圖像可知位移、速度有哪些特點？(1)位移：方向始終背離平衡位置，每經過平衡位置位移方向發生改變；遠離平衡位置時位移增大，衡位置時位移減小。(2)速度：每經過最大距離處速度方向發生改變，遠離平衡位置（位移增大）時速度方向和位移方向相同，衡位置（位移減小）時速度方向和位移方向相反。課堂練習2、正誤判斷(1)簡諧運動就是指彈簧振子的運動。(　　)解析:只要運動的x-t圖像滿足正弦曲線,該運動即為簡諧運動。(2)簡諧運動是機械振動中最簡單、最基本的一種運動。(　　)(3)只要有彈簧、物體,就可以組成彈簧振子。(　　)解析:彈簧振子是一種理想模型,它要求物體與水平桿之間的摩擦忽略不計,彈簧的質量比物體的質量小得多,也可以忽略不計。(4)振動的物體可以做直線運動,也可以做曲線運動。(　　)(5)振動物體的位移都是以平衡位置為初位置的。(　　)(6)振動圖像是振子的運動軌跡。(　　)解析:振動圖像是振子相對平衡位置的位移隨時間變化的圖像,不是運動軌跡。答案：錯、對、錯、對、對、錯
完成思考問題。完成課堂練習。了解彈簧振子的模型結構，觀察彈簧振子的運動，總結彈簧振子的運動特點。觀察振子的運動軌跡，嘗試畫出彈簧振子的位移時間圖像。通過正確的方法再次畫出彈簧振子的位移時間圖像。采用不同的方法畫出彈簧振子的x-t圖像。通過畫圖，總結簡諧運動圖像的特點。知道什么樣的運動是簡諧運動。完成課堂練習。
給出機械振動的概念之后，再次思考機械振動的特點，規范學生的描述問題時的物理語言。通過動畫和實物演示彈簧振子的運動，讓學生通過觀察總結彈簧振子運動的特點。先讓學生根據自己對彈簧振子位移特點的認識，嘗試畫出振子的位移時間圖像。再通過演示位移時間圖像的正確畫法，通過試錯，掌握位移時間圖像的特點。讓學生盡可能多的動手操作，提高學生的動手操作能力。通過畫圖和練習，幫助學生總結簡諧運動的特點和規律。
拓展提高
1、關于水平放置的彈簧振子的運動,下列說法正確的是(　　)A.若位移為負值,則速度一定為正值,加速度也一定為正值B.振子通過平衡位置時,速度為零,加速度最大C.振子每次通過平衡位置時,加速度相同,速度也一定相同D.振子每次通過同一位置時,其速度不一定相同,但加速度一定相同解析:如圖所示,因為彈簧振子的位移是以平衡位置O為起點的,設向右為正,則當振子在OB段時,位移為正,在OA段時位移為負,可見當振子由O向A運動時其位移為負值,速度也是負值,故選項A錯誤;振子在平衡位置時,彈力為零,加速度a為零,但速度最大,故選項B錯誤;振子在平衡位置O時,速度方向可以是不同的,故選項C錯誤;位移相同時,彈簧產生彈力相同,加速度a相同,但振子在該點的速度方向可以向左,也可以向右,故選項D正確。答案:D2、(多選)對于彈簧振子的簡諧運動,下述說法正確的是
(　　)A.振子通過平衡位置時,加速度最小B.振子在最大位移處時,速度最大C.振子在連續兩次通過同一位置時,速度相同D.振子連續兩次通過同一位置時,動能相同解析:振子經過平衡位置時加速度為零,故選項A正確;振子在最大位移處時速度最小,故選項B錯誤;振子連續兩次通過同一位置時,速度大小相同,方向相反,故選項C錯誤;動能是標量,振子經過同一位置時速度的大小相同,則動能相同,故選項D正確。答案:A
D3、一簡諧運動的圖像如圖所示,在0.1~0.15
s這段時間內(　　)A.加速度增大,速度變小,加速度和速度方向相同B.加速度增大,速度變小,加速度和速度方向相反C.加速度減小,速度變大,加速度和速度方向相同D.加速度減小,速度變大,加速度和速度方向相反解析:由題圖可知,在0.1~0.15
s這段時間內,位移為負且增大,表明物體遠離平衡位置運動,則加速度增大,速度減小,加速度與速度方向相反,故選項B正確。答案:B
完成拓展提高。
通過練習鞏固基礎知識
課堂小結
一、機械振動二、彈簧振子1、平衡位置2、理想化模型三、位移-時間圖像1、速度、位移、加速度2、正弦曲線
總結本節課所學習知識。
總結基礎知識，建立知識框架。
板書
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精品試卷·第
2
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簡諧運動
人教版
選擇性必修1
新知導入
思考1：我們以前學過哪些運動形式？
加速度大小方向都不變的勻變速直線運動。（自由落體運動）
加速度大小方向都不變的勻變速曲線運動。（平拋運動）
加速度大小不變方向改變的變加速曲線運動。（勻速圓周運動）
新知導入
思考2：這些運動的共同點是什么?
生活中的機械振動：
新知導入
一、機械振動
思考3：這些運動的共同特點是什么？
1、定義：物體在平衡位置附近的往復運動。
2、特點：
（1）平衡位置——“對稱性”。
振動停止時物體所在的位置
（2）往復運動——“周期性”
課堂練習
1、簡單應用：下列運動中屬于機械振動的是（
）
A、樹枝在風的作用下的運動
B、豎直向上跑出的物體的運動
C、說話時聲帶的振動
D、爆炸聲引起的窗扇的運動
ACD
課堂練習
小球和彈簧所組成的系統稱作彈簧振子，有時也把這樣的小球稱做彈簧振子或簡稱振子。
2、理性化模型：
（1）不計阻力
（2）彈簧的質量與小球相比可以忽略。
1、概念：
二、彈簧振子——理想化模型
O
思考4：振子的運動是怎樣一種運動呢？
新知講解
彈簧振子：
新知講解
三、彈簧振子的位移——時間圖像
振子的位移x都是相對于平衡位置的位移，以平衡位置為坐標原點O，沿振動方向建立坐標軸。規定在O點右邊時位移為正，在左邊時位移為負。
O
研究彈簧振子的運動
新知講解
圖像繪制方法
（1）、頻閃照相
（2）、描圖記錄法
新知講解
彈簧振子運動圖像：
新知講解
體驗：一同學勻速拉動一張白紙，另一同學沿與紙運動方向相垂直方向用筆往復畫線段，觀察得到的圖象。
繪制地震曲線
心電圖
新知講解
做一做：用數碼相機和計算機繪制彈簧振子的x—t
圖像
如圖所示的裝置可以視為彈簧振子嗎？
請嘗試用數碼相機拍攝鋼球的運動。通常每隔0.04s(這個時間間隔通常可以設定)數碼相機就會拍攝一幀照片。拍攝時最好把鋼球的位置放在取景框的最左側。
在計算機中建立一個幻燈片的演示文稿，把這些照片插入文稿中的同一張空白幻燈片中，照片會按拍攝時間的先后一幀一幀自動向右平鋪開來。最終可以得到什么樣的結果？
新知講解
如果質點的位移與時間的關系遵從正弦函數的規律，即它的振動圖象（x—t圖象）是一條正弦曲線，這樣的振動叫做簡諧運動。簡諧運動是最簡單、最基本的運動。
四、簡諧運動及其圖像
簡諧運動是最簡單、最基本的振動，其振動過程關于平衡位置對稱，是一種往復運動．彈簧振子的運動就是簡諧運動．
1、什么是簡諧運動？
2、簡諧運動的特點是什么？
新知講解
3、請畫出簡諧運動的圖象
4、由圖像可知位移、速度有哪些特點？
(1)位移：方向始終背離平衡位置，每經過平衡位置位移方向發生改變；遠離平衡位置時位移增大，衡位置時位移減小。
(2)速度：每經過最大距離處速度方向發生改變，遠離平衡位置（位移增大）時速度方向和位移方向相同，衡位置（位移減小）時速度方向和位移方向相反。
課堂練習
2、正誤判斷
(1)簡諧運動就是指彈簧振子的運動。(　　)
(2)簡諧運動是機械振動中最簡單、最基本的一種運動。(　　)
(3)只要有彈簧、物體,就可以組成彈簧振子。(　　)
(4)振動的物體可以做直線運動,也可以做曲線運動。(　　)
(5)振動物體的位移都是以平衡位置為初位置的。(　　)
(6)振動圖像是振子的運動軌跡。(　　)
×
解析:只要運動的x-t圖像滿足正弦曲線,該運動即為簡諧運動。
√
×
解析:彈簧振子是一種理想模型,它要求物體與水平桿之間的摩擦忽略不計,彈簧的質量比物體的質量小得多,也可以忽略不計。
√
√
×
解析:振動圖像是振子相對平衡位置的位移隨時間變化的圖像,不是運動軌跡。
拓展提高
1、關于水平放置的彈簧振子的運動,下列說法正確的是(　　)
A.若位移為負值,則速度一定為正值,加速度也一定為正值
B.振子通過平衡位置時,速度為零,加速度最大
C.振子每次通過平衡位置時,加速度相同,速度也一定相同
D.振子每次通過同一位置時,其速度不一定相同,但加速度一定相同
解析:如圖所示,因為彈簧振子的位移是以平衡位置O為起點的,設向右為正,則當振子在OB段時,位移為正,在OA段時位移為負,可見當振子由O向A運動時其位移為負值,速度也是負值,故選項A錯誤;振子在平衡位置時,彈力為零,加速度a為零,但速度最大,故選項B錯誤;振子在平衡位置O時,速度方向可以是不同的,故選項C錯誤;位移相同時,彈簧產生彈力相同,加速度a相同,但振子在該點的速度方向可以向左,也可以向右,故選項D正確。
答案:D
拓展提高
2、(多選)對于彈簧振子的簡諧運動,下述說法正確的是
(　　)
A.振子通過平衡位置時,加速度最小
B.振子在最大位移處時,速度最大
C.振子在連續兩次通過同一位置時,速度相同
D.振子連續兩次通過同一位置時,動能相同
解析:振子經過平衡位置時加速度為零,故選項A正確;振子在最大位移處時速度最小,故選項B錯誤;振子連續兩次通過同一位置時,速度大小相同,方向相反,故選項C錯誤;動能是標量,振子經過同一位置時速度的大小相同,則動能相同,故選項D正確。
答案:A
D
拓展提高
3、一簡諧運動的圖像如圖所示,在0.1~0.15
s這段時間內(　　)
A.加速度增大,速度變小,加速度和速度方向相同
B.加速度增大,速度變小,加速度和速度方向相反
C.加速度減小,速度變大,加速度和速度方向相同
D.加速度減小,速度變大,加速度和速度方向相反
解析:由題圖可知,在0.1~0.15
s這段時間內,位移為負且增大,表明物體遠離平衡位置運動,則加速度增大,速度減小,加速度與速度方向相反,故選項B正確。
答案:B
課堂總結
簡諧運動
彈簧振子
位移-時間圖像
理想化模型
平衡位置
速度、位移、加速度
正弦曲線
機械振動
板書設計
簡諧運動
彈簧振子
位移-時間圖像
理想化模型
平衡位置
速度、位移、加速度
正弦曲線
機械振動
作業布置
課后練習和同步練習
謝謝
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