簡諧運(yùn)動(dòng)的描述教學(xué)設(shè)計(jì)

簡諧運(yùn)動(dòng)的描述教學(xué)設(shè)計(jì)課時(shí)名稱簡諧運(yùn)動(dòng)的描述學(xué)科物理課時(shí)1使用年級(jí)高二班額55課程類型新授課設(shè)計(jì)者教學(xué)內(nèi)容分析《簡諧運(yùn)動(dòng)的描述》人教版選擇性必修一第二章《機(jī)械振動(dòng)》的第二節(jié)內(nèi)容。振動(dòng)和波是貫穿力（包括聲）、熱、電、光等物理子學(xué)科中最典型的運(yùn)動(dòng)形式，在力學(xué)中有機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波，在電學(xué)中有電磁振蕩和電磁波。本節(jié)課是在學(xué)生認(rèn)識(shí)了什么是簡諧運(yùn)動(dòng)之后來學(xué)習(xí)描述簡諧運(yùn)動(dòng)的幾個(gè)物理量，是進(jìn)一步認(rèn)識(shí)簡諧運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)課，同時(shí)也為交流電、電磁振蕩等知識(shí)的聯(lián)系和深化打下扎實(shí)的基礎(chǔ)。周期和頻率的概念在前面的勻速圓周運(yùn)動(dòng)的學(xué)習(xí)中已有所涉及，聯(lián)系藝術(shù)中的樂音，讓學(xué)生在藝術(shù)中感受物理知識(shí)的美妙。學(xué)情分析1.第一節(jié)學(xué)習(xí)了簡諧運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)定義；2.數(shù)學(xué)中學(xué)生對(duì)正弦函數(shù)表達(dá)式，及振幅、相位等概念都有涉及。教學(xué)時(shí)要密切聯(lián)系舊有的知識(shí)，引導(dǎo)學(xué)生尋找物理與數(shù)學(xué)的連接點(diǎn)。利用演示、講解，傳感器實(shí)驗(yàn)等方法，把突破難點(diǎn)的過程當(dāng)成培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維和科學(xué)探究素養(yǎng)的過程，啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生積極思考，加強(qiáng)師生間的雙向活動(dòng)，從而全面達(dá)到預(yù)期的教學(xué)目的和要求，使學(xué)生的學(xué)科素養(yǎng)得到提高。教學(xué)中，相位的概念是最為抽象的，也是這節(jié)課的教學(xué)難點(diǎn)，但學(xué)生在初中學(xué)過“月相”這一節(jié)內(nèi)容，讓學(xué)生很好的理解。教學(xué)目標(biāo)1.通過對(duì)拇指琴發(fā)出聲音強(qiáng)度的變化這個(gè)實(shí)例的分析，通過觀察豎直彈簧振子這個(gè)理想模型的振動(dòng)過程，明確振幅定義及意義，培養(yǎng)從實(shí)際情境中捕捉信息，獲取知識(shí)，并應(yīng)用知識(shí)的能力；2.分析拇指琴不同琴鍵發(fā)出不同聲音的原因，知道周期和頻率是影響簡諧運(yùn)動(dòng)的重要參量；通過手機(jī)物理工坊的實(shí)驗(yàn)探究，找到豎直彈簧振子的周期和頻率的影響因素；通過觀察勻速圓周運(yùn)動(dòng)和簡諧運(yùn)動(dòng)的關(guān)系，尋找各種運(yùn)動(dòng)之間的聯(lián)系，知道大自然的和諧之美，并在實(shí)驗(yàn)中培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度和責(zé)任感。3.通過觀察兩個(gè)彈簧振子的振動(dòng)步調(diào)關(guān)系，理解相位的概念，并會(huì)從相位差的角度分析和比較兩個(gè)簡諧運(yùn)動(dòng)。教學(xué)過程教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖學(xué)思靜悟一、振幅1．定義：振動(dòng)物體離開平衡位置的__________。2．物理意義：振幅是描述振動(dòng)____的物理量。3．單位：在國際單位制中，振幅的單位是______（符號(hào)：）4．標(biāo)矢性：振幅是量。二、周期和頻率1.全振動(dòng)：振動(dòng)物體沿_____方向相繼通過同一位置所經(jīng)歷的過程。根據(jù)上圖描述一個(gè)全振動(dòng)過程：。2．周期和頻率（1）周期：做簡諧運(yùn)動(dòng)的物體完成一次所需要的時(shí)間，單位：________。（2）頻率：物體完成的全振動(dòng)的與的比值。數(shù)值上等于時(shí)間內(nèi)完成的全振動(dòng)的次數(shù)，單位：________。（3）物理意義：周期和頻率都是描述簡諧運(yùn)動(dòng)的物理量。（4）周期和頻率之間的關(guān)系：__________。三、圓頻率。圓頻率與周期、頻率的關(guān)系：。三、相位1．表達(dá)式x=Asin(ωt+φ)中，________叫作相位，φ2．物理意義：相位代表了做簡諧運(yùn)動(dòng)的物體此時(shí)正處于一個(gè)運(yùn)動(dòng)周期中的。3．相位差：兩個(gè)具有__________的簡諧運(yùn)動(dòng)的相位之差，即。預(yù)習(xí)效果自我檢測：有兩個(gè)簡諧運(yùn)動(dòng)：x1＝3asin（8πbt＋4）π和x2＝9asin（8πbt＋2）π。它們的振幅之比是_________；它們的頻率各是_______,________；同時(shí)開始振動(dòng)，它們的相位差總是__________。認(rèn)真閱讀課本，預(yù)習(xí)本節(jié)內(nèi)容。尋找自己的理解難點(diǎn)，讓聽課有的放矢﹗導(dǎo)入新課機(jī)械振動(dòng)在自然界和生活中很常見，我們要研究它，要讓它為人類服務(wù)，要破解它對(duì)人類帶來的破壞；簡諧運(yùn)動(dòng)與機(jī)械振動(dòng)的關(guān)系。簡諧運(yùn)動(dòng)是最基本的機(jī)械振動(dòng)，一個(gè)復(fù)雜的機(jī)械振動(dòng)可以分解成幾個(gè)簡諧運(yùn)動(dòng)，所以我們要研究簡諧運(yùn)動(dòng)，為研究復(fù)雜的機(jī)械振動(dòng)做好準(zhǔn)備?；仡櫟谝还?jié)的學(xué)習(xí)內(nèi)容，得出簡諧運(yùn)動(dòng)的表達(dá)表達(dá)式，引出本節(jié)的學(xué)習(xí)任務(wù)--研究表達(dá)式中各個(gè)符號(hào)的含義。閱讀學(xué)習(xí)目標(biāo)明確學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)一：振幅任務(wù)一：不斷嘗試，讓拇指琴發(fā)出更大的聲音。問題1：為什么撥動(dòng)琴鍵會(huì)發(fā)出聲音？你怎樣讓琴鍵發(fā)出了更大的聲音？琴鍵的振動(dòng)有什么變化？問題2：觀察兩個(gè)豎直彈簧振子的振動(dòng)幅度，它們的振動(dòng)幅度一樣大嗎？撥動(dòng)手中的拇指琴弦，觀察，思考問題在動(dòng)手操作與觀察中，獲取振幅的直觀感受。學(xué)習(xí)目標(biāo)二：周期和頻率學(xué)習(xí)目標(biāo)二：周期和頻率任務(wù)二：聽拇指琴的聲音，研究為什么不同的琴鍵會(huì)發(fā)出不同的聲音?；顒?dòng)1：①猜測原因：頻率不同。②用手機(jī)物理工坊的“音頻自相關(guān)”展示撥動(dòng)不同琴弦時(shí)的頻率，驗(yàn)證猜想。猜想原因讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到“周期和頻率”對(duì)簡諧運(yùn)動(dòng)是有用的參量。引入對(duì)周期頻率的研究。活動(dòng)2.在右圖中，描述一個(gè)全振動(dòng)過程。問題1：（1）物體從M運(yùn)動(dòng)到M'，是完成一次全振動(dòng)嗎？為什么?（2）物體從P0向左運(yùn)動(dòng)，再向右回到P0，是完成了一次全振動(dòng)嗎？為什么？（3）什么過程是完成了一次全振動(dòng)?交流，匯報(bào)，總結(jié)在思考及回答問題中找到全振動(dòng)的定義活動(dòng)2：猜想彈簧振子的振動(dòng)周期與什么因素有關(guān)？活動(dòng)3：合作探究，應(yīng)用手機(jī)物理傳感器app尋找影響彈簧振子周期的因素。信息支持：利用手機(jī)物理工坊app驗(yàn)證彈簧振子的周期與什么因素有關(guān)。實(shí)驗(yàn)步驟：1.打開手機(jī)上的“手機(jī)物理工坊”app，懸掛好手機(jī)；2.將手機(jī)向下拉到一個(gè)合適位置；3.啟動(dòng)手機(jī)屏幕右上角的“?”按鍵，并松手讓手機(jī)開始振動(dòng)；4.觀察手機(jī)上的周期數(shù)值，待數(shù)值基本穩(wěn)定后，記錄數(shù)據(jù)；5.停住手機(jī)，按右上角的垃圾桶按鍵，清除數(shù)據(jù)，進(jìn)行下一次實(shí)驗(yàn)。6.收集數(shù)據(jù)，得出結(jié)論。不同振幅小A1中A2大A3周期結(jié)論不同彈簧軟K1中K2硬K3周期結(jié)論猜想討論交流合作探究得出結(jié)論讓學(xué)生經(jīng)歷從猜想到設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)到操作實(shí)驗(yàn)到收集數(shù)據(jù)到得出結(jié)論的過程，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度和實(shí)事求是的科學(xué)責(zé)任。問題2：在簡諧運(yùn)動(dòng)表達(dá)式中有沒有描述振動(dòng)快慢的量？問題3：（回顧）圓周運(yùn)動(dòng)中的ω叫什么名字？與周期和頻率是什么關(guān)系？問題4：在簡諧運(yùn)動(dòng)中ω叫什么名字？為什么它可以描述振動(dòng)的快慢？與周期和頻率滿足什么關(guān)系？活動(dòng)4：結(jié)合數(shù)學(xué)知識(shí)，推導(dǎo)簡諧運(yùn)動(dòng)的圓頻率ω與周期T和頻率f的關(guān)系?；顒?dòng)5：觀看老師的課堂實(shí)驗(yàn)，找到簡諧運(yùn)動(dòng)與勻速圓周運(yùn)動(dòng)的聯(lián)系?；仡檮蛩賵A周運(yùn)動(dòng)中ω的知識(shí)對(duì)比數(shù)學(xué)知識(shí)推導(dǎo)圓頻率與周期、頻率的關(guān)系觀看老師的實(shí)驗(yàn)視頻在對(duì)比中發(fā)現(xiàn)新知識(shí)在實(shí)驗(yàn)中尋找自然界中各種運(yùn)動(dòng)知道的奇妙連續(xù)，體會(huì)大自然的和諧之美。學(xué)習(xí)目標(biāo)三：相位和相位差任務(wù)三：觀察兩個(gè)彈簧振子的振動(dòng)，體會(huì)振動(dòng)步調(diào)的異同?；顒?dòng)1：觀察兩個(gè)豎直彈簧振子的振動(dòng)，進(jìn)一步體會(huì)兩個(gè)振子振動(dòng)步調(diào)的關(guān)系。問題1：①把兩個(gè)小球向下拉同樣的距離后同時(shí)放開，兩球的振動(dòng)有什么特點(diǎn)？②)再次把兩個(gè)小球拉到相同的位置，先把第一個(gè)小球放開，再放開第二個(gè)小球，兩球的振動(dòng)有什么特點(diǎn)？問題2：根據(jù)前面的學(xué)習(xí)思考，這兩個(gè)簡諧運(yùn)動(dòng)的振幅和周期、頻率相同嗎？我們只用振幅、周期、頻率能否完整描述一個(gè)簡諧運(yùn)動(dòng)的全部規(guī)律？還需要一個(gè)描述簡諧運(yùn)動(dòng)什么特點(diǎn)的物理量？觀察實(shí)驗(yàn)交流討論在觀察中發(fā)現(xiàn)，振幅、周期和頻率還不足以描述簡諧運(yùn)動(dòng)的全部特征，引入相位的概念問題3：怎樣表示兩個(gè)彈簧振子的步調(diào)一致？相差14個(gè)周期？相差1觀察體會(huì)思考在兩個(gè)彈簧振子的振動(dòng)步調(diào)對(duì)比中，引入相位差的概念板書設(shè)計(jì)簡諧運(yùn)動(dòng)的描述一振幅二周期和頻率三相位定義 1.全振動(dòng)1定義單位