2019-2020年高中物理 第一章《機(jī)械振動(dòng)》教案（1） 滬科版選修3-4.doc

2019-2020年高中物理 第一章機(jī)械振動(dòng)教案（1） 滬科版選修3-4一、教學(xué)任務(wù)分析機(jī)械振動(dòng)是繼勻速圓周運(yùn)動(dòng)后學(xué)習(xí)的另一種研究較為復(fù)雜的周期性運(yùn)動(dòng)。學(xué)習(xí)機(jī)械振動(dòng)既是對(duì)周期性運(yùn)動(dòng)共性認(rèn)識(shí)的完善，也為以后學(xué)習(xí)機(jī)械振動(dòng)、交流電、電磁波等知識(shí)奠定基礎(chǔ)。學(xué)習(xí)機(jī)械振動(dòng)需要以勻速直線運(yùn)動(dòng)、牛頓運(yùn)動(dòng)定律等知識(shí)為基礎(chǔ)。從觀察生活與實(shí)驗(yàn)中機(jī)械振動(dòng)現(xiàn)象入手，使學(xué)生歸納知道機(jī)械振動(dòng)的一般特征。通過引導(dǎo)學(xué)生分析“彈簧振子”運(yùn)動(dòng)過程中的受力情況及運(yùn)動(dòng)情況，使學(xué)生知道機(jī)械振動(dòng)的受力條件，認(rèn)識(shí)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)中各物理量的變化規(guī)律。在引入“彈簧振子”的過程中，使學(xué)生體驗(yàn)“理想模型”方法，在分析彈簧振子運(yùn)動(dòng)情況的過程中感受“歸納推理”，在研究彈簧振子位移時(shí)間圖像和音叉振動(dòng)及迭加的過程中感受“實(shí)驗(yàn)探究”的方法，培養(yǎng)學(xué)生的觀察分析、比較判斷、推理歸納等能力。二、教學(xué)目標(biāo)1知識(shí)與技能（1）知道機(jī)械振動(dòng)。（2）理解簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)回復(fù)力的特征。（3）理解簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)回復(fù)力、加速度、速度隨偏離平衡位置位移變化的定性規(guī)律。（4）初步學(xué)會(huì)由現(xiàn)象的觀察、概括、比較、分析與歸納，得出相應(yīng)的物理規(guī)律。2過程與方法（1）通過研究彈簧振子振動(dòng)、音叉振動(dòng)及迭加，感受“從簡(jiǎn)單入手、逐步深入”的科學(xué)研究方法。（2）通過彈簧振子的建模過程，認(rèn)識(shí)“理想模型”的研究方法。3情感、態(tài)度價(jià)值觀（1）通過觀察生活事例，了解實(shí)際應(yīng)用，體驗(yàn)樂于科學(xué)探究的情感。（2）通過探究簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，感悟?qū)嵤乔髮?shí)的科學(xué)態(tài)度和嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的科學(xué)作風(fēng)。三、教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)重點(diǎn)：簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的受力特點(diǎn)及其運(yùn)動(dòng)規(guī)律。難點(diǎn)：一次全振動(dòng)中回復(fù)力、加速度、速度的變化及相互關(guān)系。四、教學(xué)資源1物理實(shí)驗(yàn)（1）演示實(shí)驗(yàn)： 研究簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律：豎直彈簧振子、運(yùn)動(dòng)傳感器、力傳感器、數(shù)據(jù)采集器、計(jì)算機(jī)。 振動(dòng)的對(duì)比和迭加：頻率不同的音叉、兩塊玻璃板、計(jì)算機(jī)和聲音分析軟件。（2）學(xué)生小實(shí)驗(yàn)：鋸條、單擺、橡皮筋、乒乓球。氣墊導(dǎo)軌上的彈簧振子。2.信息化平臺(tái)：（1）多人一機(jī)的網(wǎng)絡(luò)教室，文件管理展示平臺(tái)（172.16.2.10/中文/學(xué)科教學(xué)/elearning學(xué)習(xí)平臺(tái)）。（2）網(wǎng)上交互課件：研究彈簧振子位移、回復(fù)力、速度變化的flash課件。五、教學(xué)設(shè)計(jì)思路本設(shè)計(jì)包括機(jī)械振動(dòng)一般特點(diǎn)、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)、振動(dòng)圖像三部分內(nèi)容。本設(shè)計(jì)的基本思路是：從生活現(xiàn)象觀察和學(xué)生實(shí)驗(yàn)入手，在引導(dǎo)學(xué)生歸納概括機(jī)械振動(dòng)的一般特征和所需條件的基礎(chǔ)上，以彈簧振子為研究對(duì)象，通過分析討論，得出簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的受力特點(diǎn)和運(yùn)動(dòng)規(guī)律，再應(yīng)用DIS實(shí)驗(yàn)得出簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的振動(dòng)圖像。本設(shè)計(jì)要突出的重點(diǎn)是：簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的受力特點(diǎn)及其運(yùn)動(dòng)規(guī)律。方法是：通過引導(dǎo)學(xué)生觀察彈簧振子的運(yùn)動(dòng)與彈簧形變的關(guān)系，應(yīng)用動(dòng)力學(xué)知識(shí)進(jìn)行分析討論。本設(shè)計(jì)要突破的難點(diǎn)是：。方法是：以彈簧振子的運(yùn)動(dòng)為例，通過DIS實(shí)驗(yàn)和演示研究彈簧振子位移、回復(fù)力、速度變化的flash課件，展示一次全振動(dòng)中回復(fù)力、加速度、速度的變化及相互關(guān)系，再通過音叉振動(dòng)及迭加實(shí)驗(yàn)的研究進(jìn)行強(qiáng)化與拓展。本設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)問題討論、網(wǎng)絡(luò)課件交互、交流討論、DIS實(shí)驗(yàn)研究、教師指導(dǎo)等多種教學(xué)策略的應(yīng)用，強(qiáng)調(diào)通過學(xué)生主動(dòng)參與，培養(yǎng)其分析推理、比較判斷、歸納概括的能力，使之感受“理想模型”、“實(shí)驗(yàn)探究”、“歸納推理”等科學(xué)方法；感悟簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的學(xué)習(xí)價(jià)值和意義的，提高探究學(xué)習(xí)的興趣。完成本設(shè)計(jì)的內(nèi)容約需2課時(shí)。六、教學(xué)流程1教學(xué)流程圖 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的特征活動(dòng)IVDIS實(shí)驗(yàn)2音叉振動(dòng)圖像及迭加為樂音活動(dòng)V模板總結(jié)活動(dòng)I演示1機(jī)械振動(dòng)概念條件活動(dòng)II課件交互彈簧振子模型情景觀察實(shí)踐活動(dòng)IIIDIS實(shí)驗(yàn)1水平彈簧振子回復(fù)力豎直彈簧振子回復(fù)力問題設(shè)問2流程圖說(shuō)明情景 觀察實(shí)踐學(xué)生觀察生活中各種機(jī)械振動(dòng)事例的視頻，并利用鋸條、單擺、穿過橡皮筋的乒乓球動(dòng)手實(shí)踐，自主演示與視頻中運(yùn)動(dòng)事例相類似的運(yùn)動(dòng)?；顒?dòng)I 演示1演示氣墊導(dǎo)軌上彈簧滑塊的在充氣前和充氣后的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)行對(duì)比?；顒?dòng)II 課件交互在網(wǎng)絡(luò)教室中，學(xué)生分組操作水平彈簧振子往復(fù)運(yùn)動(dòng)的flash課件，分析討論在一次全振動(dòng)中彈簧振子的位移變化、受力情況、變速情況，邊在表格中填寫討論結(jié)果，回答關(guān)于水平彈簧振子回復(fù)力特征的問題。分組交互任務(wù)完成后，利用網(wǎng)絡(luò)將探究結(jié)果進(jìn)行提交，以便進(jìn)行全班交流?；顒?dòng)III DIS實(shí)驗(yàn)1用力傳感器測(cè)豎直彈簧振子的回復(fù)力，用位移傳感器測(cè)位移，從實(shí)驗(yàn)中得出豎直彈簧振子的回復(fù)力特征和位移時(shí)間圖像。 設(shè)問：根據(jù)對(duì)水平彈簧振子與豎直彈簧振子的研究，它們的受力和運(yùn)動(dòng)有哪些特征？活動(dòng)III DIS實(shí)驗(yàn)2是利用聲音捕獲軟件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。包括測(cè)音叉振動(dòng)圖像、樂音振動(dòng)圖像，及進(jìn)行音叉振動(dòng)迭加樂音振動(dòng)的實(shí)驗(yàn)等?；顒?dòng)V 模板總結(jié)是關(guān)于機(jī)械振動(dòng)、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)知識(shí)結(jié)構(gòu)的校園網(wǎng)模板，老師事先在這個(gè)模板上為學(xué)生搭好一個(gè)大的框架，學(xué)生學(xué)完本節(jié)課全部?jī)?nèi)容后，分組在這個(gè)模板上進(jìn)行歸納總結(jié)，自主形成關(guān)于本節(jié)課的知識(shí)結(jié)構(gòu)并上傳，供全班交流與點(diǎn)評(píng)。3教學(xué)的主要環(huán)節(jié) 本設(shè)計(jì)可分為三個(gè)主要的教學(xué)環(huán)節(jié)。第一環(huán)節(jié)，通過現(xiàn)象觀察與實(shí)踐體驗(yàn)，歸納得出機(jī)械振動(dòng)的一般概念。第二環(huán)節(jié)，通過彈簧振子的模型建立和DIS實(shí)驗(yàn)研究，認(rèn)識(shí)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的特征與規(guī)律。第三環(huán)節(jié)，通過音叉振動(dòng)及迭加的研究，深化對(duì)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的理解。七、教案示例（一）引入:1、提問討論。前面我們研究了哪些運(yùn)動(dòng)？這些運(yùn)動(dòng)各有什么特征？需要什么條件？2、導(dǎo)入新課。今天，我們來(lái)研究一種新的運(yùn)動(dòng)，第六章機(jī)械振動(dòng)、A節(jié)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。（二）認(rèn)識(shí)機(jī)械振動(dòng)1、觀察現(xiàn)象，形成表象。讓學(xué)生帶著問題觀看一段錄像,并用桌上器材演示幾個(gè)類似的運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象.2、思考討論，歸納概念。思考討論“這些運(yùn)動(dòng)有哪些共同點(diǎn)？物體為什么會(huì)做這樣的運(yùn)動(dòng)？”歸納機(jī)械振動(dòng)的概念及原因。3、討論想象，認(rèn)識(shí)條件。讓學(xué)生想象外力如何控制物體做機(jī)械振動(dòng)的，外力應(yīng)該有哪些特點(diǎn)。并在交流平臺(tái)上發(fā)言。從討論發(fā)言中歸納得出機(jī)械振動(dòng)的受力條件。4、分析討論，重構(gòu)位移。演示 小球在斜面間往返位移S變化的動(dòng)畫。沿用運(yùn)動(dòng)學(xué)的定義，用起點(diǎn)指向終點(diǎn)的位移S來(lái)表示物體的位置及其變化，則當(dāng)小球從一側(cè)到另一側(cè)時(shí)，S的大小方向?qū)l(fā)生復(fù)雜的變化。演示 小球在斜面間往返，離開平衡位置位移X的變化。由此約定，研究機(jī)械振動(dòng)，如果沒有別的說(shuō)明，都以平衡位置作起點(diǎn)的位移表示物體經(jīng)過的位置，稱之為離開平衡位置的位移，用X表示。（三）探究簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)1、自主探究水平彈簧振子的運(yùn)動(dòng)播放視頻 水平彈簧振子及其運(yùn)動(dòng)。學(xué)生 分組操作水平彈簧振子運(yùn)動(dòng)的網(wǎng)絡(luò)課件，定性研究彈簧振子一次全振動(dòng)的位移X、回復(fù)力F、加速度a和速度v的變化情況并在網(wǎng)絡(luò)上提交研究結(jié)果。交流 隨機(jī)展開幾組學(xué)生在網(wǎng)絡(luò)上提交的研究結(jié)果，讓學(xué)生面向全班交流探究得到的結(jié)果。2、實(shí)驗(yàn)研究豎直彈簧振子的運(yùn)動(dòng)（1）裝置介紹（略）。（2）原理講解。 演示力傳感器測(cè)豎直彈簧振子回復(fù)力原理分析動(dòng)畫。分析傳感器為什么測(cè)得的是回復(fù)力。實(shí)驗(yàn)采集位移、力的數(shù)據(jù)，繪位移圖像和力的圖像。 （4）分析討論。x t圖像 用正弦函數(shù)來(lái)擬合，計(jì)算機(jī)找出的正弦圖像與得到的xt圖像幾乎完全重合，誤差極小，彈簧振子的xt圖像的確是正弦或余弦函數(shù)圖像。Fx圖像對(duì)Fx圖像作線性擬合，計(jì)算機(jī)找出的一次函數(shù)圖像與得到Fx圖像也幾乎重合，但圖像不經(jīng)過x = 0的點(diǎn)，為什么？分析討論 實(shí)驗(yàn)中的位移，都是距離位移傳感器的位移。前面得出的F=-KX結(jié)論，位移X都是距離平衡點(diǎn)的位移。Fx圖橫軸上F = 0的點(diǎn)即平衡點(diǎn)，如果將位移的起點(diǎn)改為這個(gè)平衡點(diǎn)，在圖像上即是讓縱軸經(jīng)過它，F(xiàn)x 圖像即為標(biāo)準(zhǔn)的F = -kx圖像。因此，豎直彈簧振子與水平彈簧振子一樣，回復(fù)力F與位移x（離開平衡位置的位移）的大小也成正比、方向相反。同理，將上面xt圖像位移的起點(diǎn)由傳感器的位置改為平衡點(diǎn)， xt 圖像就會(huì)變成我們熟悉的那種正弦或余弦函數(shù)的圖樣。3、了解彈簧振子的運(yùn)動(dòng)與其它振動(dòng)的區(qū)別與聯(lián)系用聲音分析軟件探測(cè)樂音和噪聲的振動(dòng)圖像。并演示音叉的振動(dòng)圖像，與彈簧振子的振動(dòng)圖像對(duì)比，并用音叉的振動(dòng)迭加樂音的振動(dòng)。4、歸納總結(jié)，形成簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的概念和規(guī)律從彈簧振子與其它振動(dòng)的對(duì)比中可以得到哪些結(jié)論？學(xué)生 彈簧振子代表了一類振動(dòng)，是最簡(jiǎn)單最基本的振動(dòng)，復(fù)雜的振動(dòng)可以由它們迭加而成。彈簧振子代表的這一類振動(dòng)，叫做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。這節(jié)課，我們主要研究的就是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。那么，簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的規(guī)律或特點(diǎn)有哪些？你認(rèn)為它的本質(zhì)特征是什么？請(qǐng)利用校園網(wǎng)作一歸納并上傳服務(wù)器。交流評(píng)價(jià)和指導(dǎo) 組織學(xué)生交流校園網(wǎng)中的總結(jié)，引導(dǎo)學(xué)生避免照本宣科式的朗讀。（四）作業(yè)布置（略）。