2.2简谐运动的描述 教学设计-2023-2024学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册

第 2 节 简谐运动的描述 课时教学设计 课时基本信息 学科 物理 年级 高二年级 学期 春季 课题 简谐运动的描述 教科书 书 名：普通高中教科书物理选择性必修第一册 人教版 课时教材分析 本节的内容是本章的核心知识，也是本章的教学重点。教材以弹簧振子为例，根据简谐 运动的特点，提出问题，如何从不同的维度来描述物体的简谐运动？从而引出数学上的正弦 函数，再给出描述简谐运动的物理量，最后通过做一做和科学漫步栏目，将相关知识和生活 实际联系起来。本节课需要了解的物理观念比较多，同时还设置了一个演示实验，两个动手 小实验“做一做”，以及一道例题讲析。课堂容量比较大，需要教师有一定的驾驭能力，本 节课有理论探究部分和实验探索部分，理论探究部分重点建立学生的物理观念和科学思维， 实验探索部分重点培养学生的科学态度和探究能力。 课时学情分析 简谐运动，与前面所学的直线运动、曲线运动有很大的差别，因此在知识层面，要打破 学生思维的惯性壁垒。简谐运动中振子的速度、加速度都随时间改变，它是高中阶段最为复 杂的运动形式，思维跳跃性比较大，对学生要求比较高。掌握并理解本节内容需要一定的感 性经验，需要结合学生的认知基础，需要从最基础的实验现象开始，让学生再次分析振动的 基本特征，体会什么是振动？ 体会什么是简谐运动？在此基础上再结合出简谐运动的表达式，让学生在探究与实验中 逐步理解表达式中各个物理量的含义，由浅入深，激发学生的学习兴趣。 课时教学目标 物理观念： 1.理解简谐运动的振幅、周期和频率的概念，理解周期和频率的关系。 2.了解相位、初相位。 3.会用数学表达式描述简谐运动。 科学思维： 通过对周期、振幅、频率、相位等概念的认识与理解过程，引导学生找出各物理量之间 高中新课程新教材物理优质课评比 的关联，提升学生的普遍联系和辩证思维能力。 科学探究： 1.经历测量小球振动周期的实验过程，培养学生分析数据，归纳总结的能力。 2.经历“用计算机呈现声音的振动图像”的小实验，培养学生的科学探究能力。 科学态度与责任： 培养学生的实际动手能力，培养学生科学严谨的实验习惯，让学生养成善于观察、辩证 思维，理论结合实际的科学态度。 课时教学重点 振幅、周期和频率的物理含义；简谐运动图象的物理意义。 课时教学难点 1.对全振动概念的理解，对振动的快慢和振动物体运动的快慢的理解。 2.相位的物理意义。 课时教学方法 以探究、讨论、讲授为主的综合启发式 开放性学习环境 5 个小组实验桌 5 张， 多媒体电脑、 CAI 课件、劲度系数相同的弹簧（7 个）、质量相同 的小球（7 个）、秒表（5 个）、铁架台（6 个）、音叉（1 个）、橡皮槌（1 个）；小型乐 器“拇指琴”一把，折扇一把 。 课时教学过程 【导入新课】 由三个小实验导入新课：实验 1.音叉的左右振动；实验 2.手摇折扇上下振动； 实验 3.竖直弹簧振子的运动。让学生总结以上物体运动的特征， 从而得出机械振 动的概念。 展示水平弹簧振子的振动动画， 提出问题：简谐运动与机械振动是什么关系？ 简谐运动的定义是什么？ 【探究新课】 探究点一：振幅 演示小实验：用橡皮槌敲打音叉，第一次轻敲，第二次重敲，让学生感受声 音的强弱，引入振幅的概念。 （1）物理意义：振幅是描述振动强弱的物理量。 视频播放：水平弹簧振子，明确振幅的概念 （2）定义：振动物体离开平衡位置的最大距离，叫做振动的振幅。 单位是 m.常用字母 A 表示 （3）振幅和位移的区别 振幅：指振动物体离开平衡位置的最大距离； 位移：表示振动质点某时刻离开平衡位置的大小与方向。 ①对于一个给定的振动，振子的位移是时刻变化的，但振幅是不变的。 ②位移是矢量，振幅是标量。 探究点二：周期和频率 动画展示：观察弹簧振子运动的周期性，引入周期、全振动的概念 学生讨论：如何准确定义全振动 判断是否为一次全振动时不仅要看是否回到了原位置，而且到达该位置的振 动状态（速度）也必须相同，才能说完成了一次全振动。 也就是连续的两次位置和振动状态都相同时所经历的过程。 （1）全振动：振子以相同的速度相继通过同一位置所经历的过程称为一次全振动， 一次全振动是简谐运动的最小运动单元， 振子的运动过程就是这一单元运动的不 断重复。 （2）周期和频率 为了描述简谐运动的快慢，引入了周期和频率。 周期 T：做简谐运动的物体完成一次全振动所需的时间， 叫做振动的周期， 单位：s。 频率 f：单位时间内完成全振动的次数，叫频率，单位： Hz，1Hz=1 s－1。 周期和频率之间的关系： 推导圆频率与周期、频率的关系。 （3）做一做：测量小球振动的周期 ①分组讨论实验方案，猜想小球振动的周期