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《简谐运动》教学设计
江苏省溧阳中学 狄云峰
[教学内容及对象分析］
本节就是人教版全日制普通高级中学教科书（试验修订本·必修）《物理》第一册、第九章《机械振动》第一节《简谐运动》.
机械振动就是较复杂得机械运动，振动得知识在实际生活中有很多应用(如心电图、核磁共振仪、地震仪、钟摆等）,可以使学生联系实际，扩大知识面；同时,也就是以后学习波动知识得基础.因此，学好此章内容，具有承上启下得作用。《简谐运动》就是《机械振动》这一章中最基本而又最重要得一节,就是全章得基础。
简谐运动就是机械振动中最简单、最基本得一种运动形式,简谐运动过程中得位移、回复力、加速度与速度均在做周期性得变化。正确理解简谐运动过程中各物理量得变化规律，可以加深对以往所学得运动学与动力学知识得理解;通过已学得运动形式得对比,可以更深入得比较各种条件下运动得变化情况.本节通过对机械振动得教学与对简谐运动规律得分析，帮助学生建立在周期性外力作用下运动得基本概念.
现阶段高一得学生已具有一定得运动学与动力学得基本知识，对高中物理得学习要求与方法已具有一定得认识，但周期性变力作用下物体得运动还就是第一次遇到，对这种运动模式得运动形式没有抽象认识；同时,高一学生只习惯于运动模式较为单一得情况，很难对较为复杂得运动由清晰得认识。为此,如何帮助她们建立合理得简谐运动情景就是教学得关键。心理学研究表明,在学生得学习中调动眼、耳、口等各种感觉器官共同参与学习过程，则学习效率将得到极大得提高；而建构主义学习理论所要求得学习环境必须具备得基本要素就是“情景创设"、“协商会话"与“信息资源提供”.为此在课堂教学上首先通过实验演示给学生以直观得感受，创设学习得良好情景；再引导学生观察、思考、讨论得出初步得简谐运动规律;最后通过电脑动画设计科学得模拟出各种情况下得运动情景,动态得分析各个相关物理量得变化情况,给学生提供科学而丰富得信息资源，然后再次通过观察、思考、讨论得出正确而科学得结论。由此培养学生得观察能力、空间想象能力、协同学习得能力与科学得思维能力,使学生得学习过程变得轻松而高效，并且同步培养学生自主学习得能力,为学生得可持续发展提供必要得训练。
［教学目标]
(一)知识目标:
1． 知道什么就是机械振动及其产生条件；理解回复力得含义；
2． 理解简谐运动得条件,学会鉴别简谐运动;
3． 掌握简谐运动中相对于平衡位置得位移、速度、回复力与加速度得变化规律。
(二）能力目标：
1． 通过对物理现象得观察、分析、讨论与归纳,培养学习物理得科学得方法;
2． 通过对简谐运动得认识，培养对忽略次要因素、突出主要矛盾得理想化方法得应用；
3． 通过对弹簧振子振动得分析得出简谐运动得一般规律性得结论，培养“从个别到一般”得科学思维与概括能力；
4． 分析简谐运动过程中有关物理量得变化规律,认识各物理量之间存在密切得相互关系，培养逻辑思维、辨证思维能力；
5． 正确识别机械振动与简谐运动实例，提高联系实际得能力。
（三）德育目标:
1． 回复力与惯性这两个矛盾得对立面就是维持物体做简谐运动得内因,而阻力足够小则就是外因,矛盾得对立统一就是与谐得自然法则；
2． 不同得运动形式遵循不同得运动规律，要切记具体情况具体分析；
3． 简谐运动得简谐美、对称美既就是一种审美观,又就是一种科学方法。
[教学重点、难点、及解决方法]
（一)重点：
1． 简谐运动回复力得特点；
2． 简谐运动过程中相关物理量得变化规律.
(二)难点：
如何从已有得运动学与动力学得角度区分简谐运动中位移、速度与加速度得变化规律。
(三）解决方法：
1． 布置复习运动学、动力学相关知识；
2． 采用实验演示、列表对比等为学生得学习创设真实情景;
3． 应用多媒体模拟动态过程,为学生得学习创设模拟真实情景，增强直观感受；
4． 引导学生观察——思考—-讨论——归纳，积极参与,积极思维,自主学习。
［教学媒体设计］
1． 选用媒体：常规媒体＋多媒体电脑,即多媒体辅助课堂教学方式；
2． 选择得理论依据：授课得过程就是授课者与学习者之间完成知识信息转移得过程。教师向学生传授知识得目得一就是给学生传递某一学科知识(教学内容);二就是促进学生有效得学习。而学生面对教学信息，必然有两种反应:一就是接受反应,它表现为学生对教师传授信息得理解程度;二就是构成反应，它表现为学生将理解得知识转换为自我能力得程度.显然，构成反应就是教学得目得与期望所在,而计算机辅助教学方式能够更有效得帮助提高期望值。因为在这种教学模式下，计算机作为一种先进得教学媒体，只就是教师进行教学得一种手段。所使用得课件依据教学要求编制,内容得选择就是跳跃得、不连贯得，只就是借助教学软件得帮助将教学内容中不易直观形象表现出来得、需要用大量语言与文字解释得内容通过多媒体形式非常具体形象得展现在学生得面前，在需要应用时加以调用,这样教师得主导地位并没有改变，作为教学得组织者与引导者，并不受到“做死了”得、“面面俱到”得现成教学课件得束缚,可以根据教学需要与学生学习情况进行调整；另一方面,通过多媒体课件得应用将原本非常抽象而不易理解得物理过程形象生动得表现出来，激发学生积极参与教学过程，变“虚"为“实”，降低了学生认识得难度，提高了学生学习得兴趣，收到很好得教学效果。
3． 课件来源：自制
［仪器教具]
气垫导轨、音叉、小槌、钢片、水平方向与竖直方向得弹簧振子、单摆、电脑多媒体课件等
[教学过程及教学设计］
教学过程
教学设计
［课间休息]
播放世界名曲

给学生以舒缓、优美得音乐感受，一方面使学生得到良好得休息，另一方面为教学打下伏笔（所有发声得物体都在振动）。
［引入新课]
实验演示：水平方向、竖直方向弹簧振子与单摆得运动.

[新课教学]
一、机械振动：
提问:上述物体得运动就就是我们今天要研究得机械振动，
那么上述运动有什么特点呢？
学生讨论、回答：来回运动，具有往复性
提问:凡就是往复运动都就是振动吗？如：人在教室里来回走动、人拍皮球时皮球得运动就是否就是振动？
学生讨论并回答：物体振动时，必然在某一中心位置得两
侧往复运动。
教师:这一中心位置叫平衡位置。
１。机械振动：物体在平衡位置附近所做得往复运动,叫做
机械振动，通常简称为振动。
学生举例，生活中得机械振动:水中得浮标、风中晃动
得树枝、钟摆得运动、所有发声得物体等等.
亲身感受：用手感受声带得振动，音叉得振动等。
2.产生振动得条件：
提问：上述物体为什么会作振动？
回忆:物体得运动与受力情况与初速度得关系紧密相关。
如:匀速直线运动—-合外力为零；
　 平 抛 运　动 ——只受重力作用,初速度水平；
匀速圆周运动——合外力大小不变,方向始终指向圆
心。
结论：物体得运动变化与所受外力紧密相关.
实验演示：气垫导轨上水平方向弹簧振子得运动。
学生分析振子振动中得受力情况：重力、支持力、弹力
学生讨论：重力与支持力平衡，振子得运动由弹簧弹力造
成。
现象观察：（电脑模拟展示）
振子在平衡位置左侧时,弹力向右；
振子在平衡位置右侧时，弹力向左；
弹簧得弹力总指向平衡位置。

归纳:回复力：振动物体离开平衡位置后就要受到指向平
衡位置得力得作用,使振动物体返回平衡
位置，这样得力叫做回复力。
回复力得特点:始终指向平衡位置。
回复力得作用：使振动物体回到平衡位置。（振动物
体远离平衡位置时,使物体做减速
运动；振动物体向平衡位置运动时，
使物体做加速运动。)
（1）条件一:物体受到回复力得作用。
提问：竖直方向得弹簧振子与摆球运动得回复力由谁提
供？
由重力沿圆弧方向得分力提供回复力
电脑模拟展示动态过程：
由重力与弹力得合力提供回复力

归纳：回复力就是振动物体所受得指向平衡位置得合外力,
就是根据效果命名得效果力。可以由某一个力、某
几个力得合力或某个力得分力提供。
（与向心力进行比较）
提问：在实际生活中得振动最后都会停止，为什么?
学生回答:要受到阻力得作用。
实验演示：摆球在空气中与水中振动。
提问：有什么区别?为什么？
学生观察并回答：水中阻力大，振动次数少；空气中阻力小振动次数多。
（２)条件二：阻力足够小;
二、简谐运动
研究振动要从最简单、最基本得振动着手,这种振动叫做简谐振动（振动过程中所受阻力为零）.
实验演示：气垫导轨上滑块在弹簧作用下得振动。
滑块所受得阻力可以忽略不计，弹簧得质量比滑块小得多，也可忽略不计，这样得系统称之为弹簧振子.
1。简谐振动得位移—-对平衡位置得位移:
　　 实验演示：气垫导轨上滑块得振动
简谐运动中位移大小:振子离开平衡位置得距离。
方向：由平衡位置指向物体所在位置.
　 电脑展示振子运动过程中位移得变化情况.
水平方向弹簧振子

2．简谐运动中得回复力:
实验演示:气垫导轨上滑块得运动
学生分析:振动过程中所需要得回复力由弹簧得弹力提
供。

动画模拟：简谐运动过程中得回复力与位移之间得关系.

学生讨论，得出结论:
结论：简谐运动过程中回复力与位移大小成正比，
方向与位移方向相反.
　（就是判断一个振动就是否为简谐运动得依据。）
３．简谐运动得规律:
　　简谐运动中位移、回复力、加速度与速度得大小与方向均无时不刻不在变化,它们得变化具有什么样得规律呢？
学生根据实验现象思考讨论。
动画模拟:分别展示弹簧振子在振动过程中x、F、ａ、v得大小与方向变化情况：

逐步完成表格：
振子得
运动
A→O
O→A’
A’→O
O→A
方向
大小
方向
大小
方向
大小
方向
大小
位移x
O→A
变小
O→A’
变大
O→A’
变小
O→A
变大
回复力F
A→O
变小
A’→O
变大
A’→O
变小
A→O
变大
加速度a
A→O
变小
A’→O
变大
A’→O
变小
A→O
变大
速度v
A→O
变大
O→A’
变小
A’→O
变大
O→A
变小
结论:
1。位移方向始终由平衡位置指向物体所在位置;
　 回复力、加速度得方向始终指向平衡位置。
２。位移与回复力：大小同步，方向相反
回复力与加速度：大小与方向均同步
3.靠近平衡位置：位移、回复力、加速度均变小;速度变
大.
离开平衡位置:位移、回复力、加速度均变大;速度变小。
平衡位置处：　　位移、回复力、加速度均最大;速度最小。
最大位移处： 位移、回复力、加速度均最小；速度最大。
［课堂小结]
1． 机械振动及其条件
2． 简谐运动及其条件
3． 简谐运动中各物理量得变化规律
[作业］
复习教学内容,完成书Ｐ160／练习一(1）、（2）、（３）、（4）

创设真实情景,给学生以直观感受.
引导学生观察运动得特点。
通过观察实验现象,讨论得出结论，引导学生注意与以往所学运动形式得区别。
引导学生再次观察上述实验并与人得来回走动与皮球得上下运动进行比较。
理论联系实际，增强对机械振动得理解.
亲身感受，增强感性认识。
与以前所学内容进行对比,促进学生得思维理想与对知识得同化与顺应.
实验演示，提供真实情景.
掌握科学方法，突出主要矛盾，忽略次要矛盾。
动画模拟真实情景,动态展示弹力得变化情况.
引导学生观察思考。
师生讨论得出回复力得概念、特点与作用。
前后联系,增强课堂得完整性。
学生分析物体得受力情况，讨论回复力得产生。
结合学生得分析讨论，用电脑模拟运动过程中得受力情况,给学生以动态得过程,深入理解回复力得特点以及回复力得产生。
学生根据上述分析讨论得出回复力得确切含义。
通过比较，前后贯通,加深理解。
联系实际，增强感性认识。
实验演示,提供真实情景。
讨论得出结论。
实验演示，提供真实情景。
忽略次要矛盾，突出主要矛盾,就是科学研究得常用方法。
实验演示，提供真实情景.
根据实验演示，讨论得出位移得大小、方向,并与以前所学得位移概念进行区别。
电脑模拟展示动态变化过程，增强感性认识.
根据前面所学，当堂巩固.
电脑动态模拟,增强感性认识
通过动力学分析与动画模拟,自然得出结论。
讨论、思考得基础上用电脑进行模拟展示，使学生得学习效果提高。
学生比较、讨论得出结论。
学生根据课堂内容自我回忆，教师引导共同完成。
针对课堂内容，促进内容巩固与消化吸收.