人教版選修3—4 物理11.3 簡諧運動的回復(fù)力和能量教學設(shè)計

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1、 11．3?簡諧運動的回復(fù)力和能量教學設(shè)計 課題： 人教版高中物理選修?3-4?第十一章第?3?節(jié)《簡諧運動的回復(fù)力和能量》 教學設(shè)計思路： 學習簡諧運動的回復(fù)力和能量時，學生們已對簡諧運動有了一定的了解，關(guān)鍵是如 何理解簡諧運動的回復(fù)力的特點及來源以及簡諧運動中各物理量的變化規(guī)律，考慮到學 生的認知基礎(chǔ)及本節(jié)內(nèi)容的重要性和認知難度，這節(jié)課需要一課時，重點放在簡諧運動 的回復(fù)力的特點及來源以及簡諧運動的能量特點。 ” ” 新課改的核心是“以人為本、“以學生的發(fā)展為本，強調(diào)“知識與技能、過程與方法以 及情感、態(tài)度與價值觀”的整合，倡導

2、學生合作參與、主動探究體驗過程，以培養(yǎng)學生 的創(chuàng)新精神和實踐能力。本節(jié)課教學過程中突出強調(diào)，讓學生充分發(fā)揮其自主能動性， 并認為在課堂教學中學生對知識、技能的獲得及隨之產(chǎn)生的能力提高、興趣激發(fā)和個性 發(fā)展都是學生對教學活動積極參與的結(jié)果。教學活動中通過讓學生參與解決問題，自主 地探究簡諧運動中各物理量的特點，充分顯示出學生的“主體”作用。教師的作用是對學 生的這種參與進行啟發(fā)、誘導、調(diào)整、激勵，是教學的組織者、合作者和參與者，重在 幫助學生進一步理解簡諧運動的回復(fù)力和能量。 教學目標 （一）?知識與技能 1、理解簡諧運動的運動規(guī)律，掌握

3、在一次全振動過程中位移、回復(fù)力、加速度、 速度變化的規(guī)律。 2、掌握簡諧運動回復(fù)力的特征。 3、對水平的彈簧振子，能定量地說明彈性勢能與動能的轉(zhuǎn)化。 （二）?過程與方法 1、通過對彈簧振子所做簡諧運動的分析，得到有關(guān)簡諧運動的一般規(guī)律性的結(jié) 論，使學生知道從個別到一般的思維方法。 2、分析彈簧振子振動過程中能量的轉(zhuǎn)化情況，提高學生分析和解決問題的能力。 1 （三）?情感態(tài)度價值觀 1、通過物體做簡諧運動時的回復(fù)力和慣性之間關(guān)系的教學，使學生認識到回復(fù)力 和慣性是矛盾的兩個對立面，正是這一對立面能夠使物

4、體做簡諧運動。 2、簡諧運動過程中能量的相互轉(zhuǎn)化情況，對學生進行物質(zhì)世界遵循對立統(tǒng)一規(guī)律 觀點的滲透。 教學重點 1、簡諧運動的回復(fù)力特征及相關(guān)物理量的變化規(guī)律。 2、對簡諧運動中能量轉(zhuǎn)化和守恒的具體分析。 教學難點 1、物體做簡諧運動過程中位移、回復(fù)力、加速度、速度等變化規(guī)律的分析總結(jié)。 2、簡諧運動中能量的轉(zhuǎn)化 教學方法： 多媒體模擬展示、討論與歸納、推導與列表對比、 教學流程圖： 復(fù)習舊知、 導入新課 觀看簡諧運動模擬動 畫，思考分析得出回 復(fù)力的定義、方向、

5、特點、來源、運動學 特征 再次觀看簡諧運動模 擬動畫，分組討論分 析得出簡諧運動中各 物理量的變化規(guī)律 課堂小結(jié) 師生共同分析得出簡 諧運動的能量特點 2 教學過程: 教學過程 第一階段 復(fù)習回顧 導入新課 教師活動 前面兩節(jié)課我們學習了簡諧運動的規(guī)律，學習了 哪些呢？這些都是從運動學的角度研究的簡諧運動， 那么物體簡諧運動時，所受合力有何特點呢？今天我 們將從另外一個角度

6、-動力學角度研究簡諧運動，并從 能量觀點加深對簡諧運動的認識。 【板書】簡諧運動的回復(fù)力和能量 學生活動 思考回答： 簡諧運動的定 義，物理量： 振幅、相位、 周期（頻率） 及圖像 設(shè)計意圖 復(fù)?習回?顧 舊?知，?提 出?問題?， 引入新課 第二階段 新課教學 自主學習 【課件展示】 一、???簡諧運動的回復(fù)力（問題探究） O B???????????F??????A F 動畫模擬展示水平方向上彈簧振子

7、的運動情況， 發(fā)現(xiàn)當把彈簧振子從它靜止的位置?O?拉開一小段距離 到?A?再放開后，它會在?A－O－B?之間振動。提出問題： 為什么會振動？”?。引導學生定格分析在不同時刻的  觀看模擬動畫 思考分析給定??引?發(fā)思?考 四個位置的位??激?發(fā)探?究 問題探究 位移方向及受力，進一步引導學生分析這個力的特點。?移方向及受力??積?極性?， 引導學生分析得出：物體做機械振動時，一定受??情況，進一步??增?強同?學 實踐演練

8、 到指向中心位置的力，這個力的作用總能使物體回到 中心位置，我們把這個力叫做簡諧運動的回復(fù)力。 【課件展示】 1、定義：使振子回到平衡位置的力 2、方向：始終指向平衡位置 3、特點：根據(jù)力的效果命名 對于水平方向的彈簧振子，回復(fù)力就是彈簧的彈 力，那豎直方向上的彈簧振子振動過程中是哪個力提 供了回復(fù)力呢？動畫展示豎直方向上的彈簧振子的運 分析這個力的??的?分析?歸 特點，得出回??納能力 復(fù)力的定義、 方向、特點。 觀看視頻，分 析豎直方向上 的彈簧振子的??通?過引?導

9、 動，引導學生思考分析。師生共同分析得出：回復(fù)力 運動， 學?生對?彈 可以是重力，彈力，摩擦力，還可以是幾個力的合力 或某個力的分力。 3 簧?振子?受 力?分析?來 總?結(jié)得?出 簡?諧運?動 【課件展示】 4、來源：振動方向的合外力 振子由于慣性而離開平衡位置，當振子離開平衡 位置后，振子所受的回復(fù)力總是使振子回到平衡位置， 的?回復(fù)?力 的來源 第二階段 新課教學 這樣不斷地進行下去就形成了振動。振動的平衡位置?O 也可以說成是振動物體振動時受到的回復(fù)

10、力為零的位 置。彈簧振子振動時，不同的位置位移不同，回復(fù)力 也不同，那回復(fù)力與位移又有什么關(guān)系呢？ 引導學生分析得出：由振動過程的分析可知，振??自主探究，思 自主學習 問題探究 實踐演練 子的位移總是相對于平衡位置而言的，即初位置是平 衡位置，位移可以用振子的位置坐標?x?來表示，方向 始終從平衡位置指向振子（外側(cè)）。回復(fù)力的方向始終 指向平衡位置，因而回復(fù)力的方向與振子的位移方向 始終相反。 對水平方向的彈簧振子來說，回復(fù)力就是彈簧的 彈力。在彈簧發(fā)生彈性形變時，彈簧

11、振子的回復(fù)力?F 跟振子偏離平衡位置的位移?x?成正比，方向跟位移的 方向總是相反。以?O?點為坐標原點建立坐標軸，即可 得?F=-kx 式中?F?為回復(fù)力，x?為偏離平衡位置的位移，k?是 勁度系數(shù)，負號表示回復(fù)力與位移的方向總相反 【課件展示】 5、簡諧運動的動力學特征：F=-kx 【總結(jié)】大量理論研究表明：如果質(zhì)點所受的力與它 偏離平衡位置的位移大小成正比，并且總指向平衡位 置，質(zhì)點的運動就是簡諧運動。 【課件展示】課堂練習?1???(實踐演練) 如圖所示，是一彈簧振子，設(shè)向右方向為正，O 為平衡位置，則：(?)

12、 A．A→O?位移為負值，速度為正值 B．O→B?時，位移為正值，加速度為負值 C．B→O?時，位移為負值，速度為負值 D．O→A?時，位移為負值，加速度為正值 考分析簡諧運 動中回復(fù)力與 位移的關(guān)系， 得?出簡?諧 運?動的?動 力學特征 思考討論課堂 實踐演練?1????思?考課?堂 實?踐演?練 1，鞏固所 學知識 4

13、 第二階段 新課教學 自主學習 A???O???B 【課件展示】 二、簡諧運動中各個物理量的變化規(guī)律 觀察振子從?A→O→B→O→A?的一個循環(huán)，這一循 環(huán)可分為四個階段：A→O、O→B、B→O、O→A，分析 在這四個階段中上述各物理量的變化，并將定性分析 的結(jié)論填入表格中。 分析：彈簧振子由?A→O?的變化情況 分步討論彈簧振子在從?A→O?運動過程中的位移、  再次觀看模擬 動畫，分組合 作探究，討論 分

14、析，振子從?A →O→B?各物理 量的變化，并 將定性分析的 結(jié)論填入表格 中。 回復(fù)力、加速度、速度、動能、勢能和總能量的變化 進?行由?淺 入?深，?循 問題探究 規(guī)律。?????????????????????????????????????????????????????????序?漸進?的 ①?從?A?到?O?運動中，位移的方向如何?大小如何 啟?發(fā)式?教 由?A?到?O?運動過程中，位移方向由?O→A，隨著振 子不斷地向?O?靠近，位移越來越小。??????????????

15、?????????????? 欲?，引?導 小球共受三個力：彈簧的拉力、桿的支持力和小 實踐演練 學?，激?活 變化? 同?學內(nèi)?在 的?求?知 分組合作探究 討論思考分析 ②從?A?到?O?運動過程中，小球所受的回復(fù)力有什?從?A→O?運動中?同?學積?極 思?考，?合 么特點??各個物理量的 作探究。 變化規(guī)律 球的重力，而重力和支持力已相互平衡，所以回復(fù)力 由彈簧彈力提供。 所以從?A→O?過程中，據(jù)胡克定律得到：物體所受 的合力變小，方向指向平衡位置。 ③從?A?到?O?運動過程中，振子的加速度方向如何? 大小如何變?

16、 據(jù)牛頓第二定律得，小球從?A?到?O?運動過程中， 加速度變小，方向指向平衡位置。 ④從?A→O?過程中，速度方向如何?大小如何變化? 因為物體的速度方向與運動方向一致，從?C?到?O 5 第二階段 新課教學 自主學習 問題探究 運動過程中，速度方向是從?A?→O。隨著振子不斷地向 O?靠近，彈簧勢能轉(zhuǎn)化為動能，所以小球的速度越來越 大。 ⑤從?A→O?過程中，動能大小如何變化? 動能是標量，從?A?

17、→O，大小變化是越來越大。 ⑥從?A?→O?過程中，勢能大小如何變化? 勢能是標量，從?A?→O，大小變化是越來越小。 ⑦從?A?→O?過程中，總能量大小如何變化? 教師巡視，檢查討論情況，及表格填寫是否正確。 O B???????????F??????C F  分組合作探究 討論思考分析 振子從?O→B， 的運動情況， 填寫表格， 實踐演練  A?????A→O?O????O→B

18、??B 通?過簡?諧 運?動的各 物?理量?的 分?組合?作 x v 探?究分?析 得?出正?確 結(jié)?論，?突 F,a 出?重點?， 動能 勢能 總機 械能 突?破?難 點?，達?到 教?學?目 的。 【總結(jié)】?：回復(fù)力的方向始終指向平衡位置，加 速度的方向與回復(fù)力的方向相同，也始終指向平衡位 置。 回復(fù)力與加速度的方向總是與位移方向相反。 速度方向與位移方向有時一致，有時相反；速度 方向與回復(fù)力、加速度的方向也是有時一致，有時相 反。因而速度的方向與其它

19、各物理量的方向間沒有必 然聯(lián)系。 6 總結(jié)得結(jié)論 第二階段 新課教學 【課件展示】 三、簡諧運動的能量 1．簡諧運動過程中動能和勢能不斷地?發(fā)生轉(zhuǎn)化。 系統(tǒng)的總機械能????????????????????????。 2．振幅越大，機械能???????????????。 3．勢能?Ep、動能?Ek,????????????變化 在四個階段中，x、F、a、v、Ek、Ep、E?的大小變 化可分為兩組，x、F、a、Ep?為一組，?v、Ek?為另一組，

20、 每組中各量的變化步調(diào)一致，兩組間的變化步調(diào)相反。?總結(jié)歸納，簡 自主學習 問題探究 實踐演練  因不考慮各種阻力,整個過程中總能量保持不變。即： 振動系統(tǒng)的總能量守恒。 當物體向著平衡位置運動時，a、v?同向，振子做 變加速運動，此時?x↓?F↓?a↓?Ep↓????v↑?Ek↑ 當物體遠離平衡位置運動時，a、v?反向，振子做 變減速運動，此時?x↑?F↑?a↑?Ep↑????v↓?Ek↓ 在平衡位置的兩側(cè)，距平衡位置等距離的點，各 量的大小對應(yīng)相等，振子的運動具有對稱性。 特

21、別說明：以上分析是在忽略摩擦等阻力的條件下進 行的。實際的運動都具有一定的能量損耗。 【課件展示】課堂練習?2???(實踐演練) 在簡諧運動中，振子每次經(jīng)過同一位置時，下 列各組中描述振動的物理量總是相同的是 （????） A．速度、加速度、動能 B．加速度、回復(fù)力和位移 C．加速度、動能和位移 D．位移、動能、回復(fù)力 諧運動的能量??讓?學生?在 特征。????????分?析中?明 確?簡諧?運 動?中系?統(tǒng) 的?機械?能 守恒 思

22、考討論課堂 實踐演練?2 思?考課?堂 實?踐演?練 2，鞏固所 學知識 7 本節(jié)課學習了簡諧運動的動力學特征和簡諧運動 同學概括總結(jié) 本節(jié)的內(nèi)容； 放?開手?， 讓?學生?自 的能量。 同學代表總結(jié) 簡諧運動是在與位移大小成正比，并且方向總指 發(fā)言；其他同 己?總結(jié)?， 從?而構(gòu)?建 課堂小結(jié)  向平衡位置的回復(fù)力作用下的振動。做簡諧運動的質(zhì) 學再討論，補 充；然后同學 他?們自?己 的?知識?框 點，回復(fù)力總滿

23、足?F=-kx?的形式。式中?k?是比例常數(shù)。?評價本節(jié)小結(jié) 架?,?培養(yǎng) 簡諧運動系統(tǒng)的動能和勢能相互轉(zhuǎn)化，機械能守恒。 11.3 簡諧運動的回復(fù)力和能量 一、簡諧運動的回復(fù)力 1、?定義： 內(nèi)容。 學?生概?括 總結(jié)能力 板書設(shè)計 2、?方向： 3、?特點： 4、?來源： 5、?動力學特征：F=-kx 二、簡諧運動中各物理量的變化規(guī)律 三、簡諧運動的能量 教學反思 根據(jù)新課改的要求，學生是學習的主體，教師是引導者。所以我嘗試一種新的教學 方式。主要要是教師提出問題，學生去討論交流，逐步引導學生得出探究過程。本 節(jié)課選擇選修?3-4?簡諧運動的回復(fù)力這節(jié)課，這節(jié)課是理論知識的學習，所以應(yīng)采 用提問----解答----發(fā)現(xiàn)問題-----解決問題----總結(jié)，這種教學程序掌握本節(jié)課的 學習目標，使學生在交流合作探究的過程中不斷的學習，不斷的成長。在振子在某 位置的位移是多少，學生比較迷惑，容易出錯，在課堂上不要怕學生提出疑問，要 花時間引導學生分析，使他們在學習中真正有所得。 8