简谐运动_课程的教学设计.pdf

Vol.26?No.325(S)?10.2008?.10?.物?理?教?学?探?讨Journal?of?Physics?T eaching第 26 卷总第 325 期2008 年第 10 期(上半月)教?学改?革基于信息技术支持下的探究教学?简谐运动?课程的教学设计孙?涛宝鸡文理学院物理系,陕西省 宝鸡市 721007摘要:本文通过对?简谐运动?这节课程进行教学设计,探讨了信息技术与探究式教学的整合的教学方法。关键词:简谐运动;探究教学;信息技术中图分类号:G633.7?文献标识码:A?文章编号:1003-6148(2008)10(S)-00010-41?设计思想随着信息技术的飞速发展,信息技术与学科课程的整合研究已经从理论探讨向整合实践发展。现代教育要培养能够创造性地解决问题的自主学习者。为了实现这一目标应该大力提倡信息技术下探究性学习方式的研究。1探究教学不是先将结论告诉给学生,再通过演示实验或学生实验加以验证,而是让学生通过各种探究活动亲自获得结论。在教学过程中教师要引导学生主动参与知识的获得过程,促进学生自主合作能力、探究学习能力的发展。?普通高中物理课程标准(实验)?指出,要通过观察和分析理解简谐运动的特征,能用公式和图像描述简谐运动的特征,比较作简谐运动的物体在不同位置所受的力、速度、加速度、动能和势能。2为了达到这一要求,本节课的探究教学过程以问题为载体,以建立模型?动画演示?观察分析?归纳总结为主线,教师引导学生通过 Flash 模拟实验动画演示和人为控制运动过程,从而将简谐运动的特征直观地呈现在学生面前,帮助学生理解简谐运动的特征。2?教材分析在高中物理知识结构中,机械运动是力学部分的重要内容。在研究物体的运动规律时,相对直线运动、抛体运动和匀速圆周运动而言,简谐运动是比较复杂的运动。作简谐运动的物体,不但速度的大小和方向随时间变化,加速度的大小和方向也随时间做周期性变化。它不但包含运动学的知识,还包含动力学、功和能的知识。它既是运动学内容的扩展,又是学生后继学习机械波和电磁波等知识的基础,所以学生学好本节课内容意义重大。3?学生分析由于本节知识综合性比较强,学生对运动的整个过程不容易把握,特别是对位移、速度和加速度的变化规律以及三者的关系,更是不易理解。虽然采用了演示实验的方法,由于作简谐运动的振子运动过程无法控制,位移、速度、加速度的大小和方向无法直观显示,要使学生把握运动过程和规律,有一定困难。教师在讲授过程中要建立理想模型,演示实验要动静结合,使学生在观察的同时,总结归纳运动的特征,从而培养学生观察和分析、解决问题的能力。4?教学目标知识与技能方面,使学生明确振动的概念及其特点,深刻理解简谐运动中各物理量(回复力、位移、加速度、速度和能量)的变化规律。过程与方法方面,通过对 Flash 动画模拟演示实验的观察和分析,掌握建立理想模型和运用模拟实验探究物理问题的基本方法。情感、态度和价值观方面,通过对简谐运动的学习,引导学生理解对称的特点,培养审美意识和用动静结合的观点分析、看待问题的意识,培养学生利用信息技术探究物理问题的兴趣。5?教学重点简谐运动概念的建立以及简谐运动动力学特征的表达式:F=-k x。6?教学难点理解简谐运动的动力学特征及运动规律。第 26 卷总第 325 期2008 年第 10 期(上半月)物?理?教?学?探?讨Journal?of?Physics?TeachingVol.26?No.325(S)?10.2008?.11?.7?教学过程?环节设计师生活动设计目的创 设 情景,启发思维情景 1:教师使用多媒体课件展示情景。情景 2:教师让学生搜集自己身边类似于该运动的生活事例。情景 1:(1)音叉和一端固定的簧片,它们各点的振动;(2)枝头上小鸟飞离时,树枝的颤动。情景 2:(1)担物体行走时,扁担的颤动;(2)公园里儿童在蹦床上的运动。1.活跃课 堂气氛,激发学生学习兴趣。2.通过图片观察和生活举例,让学生认识振动。提 出 问题,分析归纳通过 上 面的 观察、举例和分析,教师提问:这些运动有哪些共同特征?学生回答:学生 1:运动具有往复性;学生 2:停下后在同一位置,即具有平衡位置;学生 3:往复运动在平衡位置两侧对称。教师:根据学生们的回答,实际上这些运动都可以归结为:物体在平衡位置附近所做的往复运动?机械振动。通过师生互动,培养学生通过观察生活现象,归纳出物理概念的能力,体现?从生活走向物理?的课程理念。建 立 模型,深入探究循 序 渐进、步步升高要认识机械振动的运动特征和运动规律,我们引入 理 想 模 型?弹簧振子,从最简单、最基本的 振动?简谐运动开始研究。教师引导学生分析弹簧振子简谐运动中的几个基本概念。?教师通过多媒体课件展示弹簧振子的几种常见模型;让同学们观察后,概括出弹簧振子的主要组成部分。学生:A 中间有孔的小球?振子;B 连接小球与固定面的一根弹簧;C 光滑杆或光滑平面;?接着教师根据某一种模型制作的Flash 动画演示弹簧振子的简谐运动。?第一步:教师先不播放动画,让静态画面中的弹簧振子模型呈现在学生面前。同时向学生强调建立理想模型在物理学习过程中的重要性。?第二步:教师播放动画,学生在观察的同时,教师提出问题:(1)弹簧振子的恢复力由什么来提供?(2)如何确定物体的平衡位置?学生通过动画的观察和分析已经知道:振子受弹簧弹力作用,这个力的方向跟振子离开平衡位置的位移方向相反,总是指向平衡位置,把这个力称为回复力。还知道理想状态下合力为零的位置就是平衡位置。(即弹簧振子理想模型中的 O 点)?最后老师引导学生结合胡克定律可以得出简谐运动的特征:F=-kx。?注意:k 是由振动系统本身决定的一个常数,不一定是弹簧的劲度系数,x 是振动物体相对于平衡位置的位移。?此时一些同学迫不及待地问:简谐运动到底是一种怎样的运动?老师对提问的同学予以表扬,并告知学生这将是我们接下来要解决的问题。通过 Flash 动画演示,一方面让学生直观地了解弹簧振子的运动特征,另一方面让学生感受上一问题回答正确的成功体验,激发学生兴趣,积极思考下面问题。此时的 Flash 动画只是弹簧振子的具 体运 动 过程,简单、清晰,学生易于观察。通过知识迁移讲解内容,学生易于理解。Vol.26?No.325(S)?10.2008?.12?.物?理?教?学?探?讨Journal?of?Physics?T eaching第 26 卷总第 325 期2008 年第 10 期(上半月)动 静 结合、深化理解分 析 图像、建立概念再次播放 Flash动画,与学生一起归纳简谐运动的定义。教师提出问题,引导学生再发现?教师再次播放运动特征与图像结合的弹簧振子简谐运动,用按钮进行控制,动静结合,使学生更容易观察和理解。?老师:这时播放的弹簧振子简谐运动动画较刚才更加具体和直观了。学生在观察画面的同时,注意画面上各物理量的变化情况以及曲线的绘制。?提出问题:通过动画的观察与思考,结合已学习的简谐运动特征,我们能否给简谐运动下一个定义?学生在观察实验时,教师引导学生思考观察到的弹簧振子所描绘的 x-t 图像可以用我们学过的什么函数来描述?学生带着问题,认真观察。?有的学生说正弦函数图像,有的学生说余弦函数图像,还有的学生说是复合函数图像。那么,到底是什么函数图像呢?教师适时的控制画面,保持画面为一个完整的函数图像。这时学生的意见基本统一,认为振子运动过程中所描绘的图像是正弦函数图像。但回答余弦函数的学生心里面有疑问。老师做出解释:从数学方面考虑,正弦函数的一般形式为 y=A sin(?x+?),在?取不同值时可以包括余弦函数,这时学生的意见完全统一。?学生通过观察到的图像与思维质疑碰撞后得出简谐运动的定义:?如果物体的位移与时间的关系遵从正弦函数的规律,我们就把这样的振动叫做简谐运动。前面学生学习了简谐运动的一些基本内容,但还不能深入理解简谐运动的概念。教师播放动画,提出问题,层层深入,使学生紧跟教师的步伐前进。动静 结合 的 画面,使学生的学习积极性和兴趣再次提高。从而在观察实验现象的同时,生成问题。学生一方面感叹物理学的美,另一方面视觉随着画面的变化,在思考简谐运动的运动 规律 是 什么?积极地参与到教学过程中。在每次观察时,教师指明观察目的和对象,让学生带着问题去观察、思考,可以提高学习效率。师 生 互动、归纳总结师生互动,生生交流评价、归纳结果?前面虽然学习了简谐运动的特征和定义,那我们又该如何去分析弹簧振子在做简谐运动时各物理量的变化呢?教师引导学生继续观察弹簧振子运动,适当提醒学生注意观察画面上速度、加速度、回复力、位移的矢量图变化情况。提出问题振子在由 O-B-O-A-O的运动过程中速度、加速度、回复力、位移的大小和方向是怎样变化的?学生带着问题,认真观察。教师可以将全班同学分成 4 组,每组学生观察一个问题,让每组学生踊跃发言,无论回答正确与否,教师不着急下结论。这时继续播放 Flash 动画,待各组学生回答完毕后,4组学生互相对刚才的问题做出正误评价,最后教师指正、鼓励和总结。教师给学生提供如下表格:学生讨论、自我评价,一方面体现了新课标下自主、合作、探究学习的理念,另一方面培养了学生通过观察、分析实验现象总结归纳物理规律的能力。第 26 卷总第 325 期2008 年第 10 期(上半月)物?理?教?学?探?讨Journal?of?Physics?TeachingVol.26?No.325(S)?10.2008?.13?.论物理探究式教学问题设计的原则?以?自由落体运动?探究教学为例朱选云安徽省广德中学,安徽省 广德市 242200摘要:本文旨在通过分析?自由落体运动?这节课的教学案例设计,探讨物理探究式教学中问题设计应当遵循的原则。关键词:探究教学;问题设计;遵循原则中图分类号:G633.7?文献标识码:A?文章编号:1003-6148(2008)10(S)-0013-3?新课程改革实施以来,探究式教学方式受到物理教师们的普遍关注。探究式教学要求高中学生?能发现与物理学有关的问题,从物理学的角度较明确地表述这些问题,认识发现问题和提出问题的意义?。提问是一种有助于学生进行探究学习的重要方法。杜威曾说:?问题提得好,答案就有了一半?。恰到好处的提问,可以揭露学生认识中的矛盾,引发学生探究知识的欲望,激发学生的思考积极性,使学生情绪处于最佳状态,同时有利于学生掌握知识、发展智力、培养能力。因此,要想取得较好的提问效果,促进物理探究教学的顺利开展,教师必须了解探究教学问题设计的策略。1?自由落体运动?探究教学问题设计自由落体运动是一种理想化模型,在高中物理教学中具有特殊的地位,在知识上它是匀变速直线运动的一个特例,在方法上渗透着理想化模型的重要研究方法。?教师通过以上问题,引导学生完成表格。每组学生派代表将正确答案填写上表。?这时我们已经明确描述一个作简谐运动的物体的位移、加速度、速度和恢复力的变化情况,但是物体的动能和势能在每一段运动过程中又是怎样变化呢?教师引导学生分析作简谐运动物体在每一位置速度大小的变化来判断出物体在每一位置动能的大小变化。再结合简谐运动的特征很容易判断出势能的变化,进而完成上述表格。培养学生严谨的科学态度和分析问题、处理问题的能力。设 疑 总结、引发思考教师归纳本节课学习内容,提出下节课的学习任务。?今天我们共同学习了简谐运动的特征和定性描述了作简谐运动物体的位移、加速度、速度和回复力在每一位置的变化情况。从简谐运动的定义我们知道,简谐运动所描绘出的图像是正弦函数图像如何从图像上定量分析各量的变化,下节课我们将详细讨论这个问题。为下节课的学习打好基础,使学生带着问题自主预习、思考。8?教学反思信息技术与物理情景创设的整合可以给学生视觉上的冲击、情感上的感染;揭示物理世界的奥妙、激发学生的好奇心和求知欲;同时提供师生互动的平台,提高课堂教学效率。利用信息技术来展示演示实验,可以弥补演示实验的不足,并有效促进学生领会和掌握实验内容。本节课探究教学以?问题?为中心,采用Flash 动画演示实验,充分调动了学生学习的积极性和主动性,通过本次探究教学尝试,主要有以下两点体会:1.教学前应激发学生的探究欲望;2.在探究活动中,教师应该是科学问题的开发者、良好氛围的创造者、交流评价的指导者。3在此基础上让学生体验科学探究的过程,领悟科学研究的方法。参考文献:1 罗敏娜.导数的概念教学设计.中国电化教育 J.2007(5):86-88.2 中华人民共和国教育部.普通高中物理课程标准 M.北京:人民教育出版社,2003:41.3 刘诚杰.物理教师专业技能M.西安:西安出版社,2005:54.(栏目编辑?赵保钢)