2.3 简谐运动的回复力和能量 教学设计-2025-2026学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册

一、教学内容（章节课题）

第二节简谐运动的回复力和能量

二、教材分析

在前两节从运动学角度定义和描述简谐运动的基础上，本节从动力学角度认识物体做简谐运动的原因，分析简谐运动中的能量及其变化特点，为后续研究、解释单摆、受迫振动等机械振动提供了基础，起到承上启下的作用。教材再次以最弹簧振子为例，分析回复力F与位移x的关系，从而帮助学生理解最基本、最简单的机械振动——简谐运动的受力特点，符合研究物体问题的一般步骤。教材以弹簧振子的小球受力满足什么特点才会做简谐运动引入本节内容，启发学生从动力学的角度思考简谐运动，自然完成了从运动学到动力学的的转化。但是，教材从动力学和能量两个角度分析研究简谐运动是相互独立的两个分析过程，不便于激发学生在学习过程中的学习动机。

本单元以研究新形式机械运动过程中的真实学习情境为单元主线，在真实的学习情境引领下，完成对机械振动的系统研究。本节课重点是从分析运动的两个基本角度——动力学和能量，认识简谐运动的特点，总结判断简谐运动的方法，为下节课研究单摆做铺垫，提供了探究问题的一种方法。

三、学情分析

学生已经拥有分析和简化物理模型的能力，已学习了胡克定律、牛顿运动定律及功能关系，在本章开篇又学习了简谐运动的概念及其描述方法，所以本节学习简谐运动的回复力和能量、探究简谐运动的原因应是水到渠成的。学生对动力学的规律比较熟悉，这节课的任务是引导学生把知识和规律运用到新的物理现象中，分析并解决问题。对于振动过程中的能量问题，教材从弹簧形变量的变化和振子速度的变化角度分析势能和动能的变化情况。对于基础较好的学生，可以从功能关系角度定量分析简谐运动过程中的机械能守恒问题，从能量转化角度，理解简谐运动这一理想化模型。

四、教学目标

物理观念 

1.理解振幅、周期、频率、相位的物理意义；

2.掌握简谐运动的位移公式x=Asin(ωt+φ)及其图像特征

科学思维 

1.通过数学推导理解周期公式T=2π/ω，分析相位差对振动步调的影响；

2.运用图像法解决实际问题，结合公式与图像理解简谐运动规律

科学探究 

1.通过实验验证弹簧振子的周期与振幅无关；

2.掌握累积法测量周期的实验方法。

科学态度与责任 

1.培养严谨的实验操作和观察能力；

2.体会科学与艺术的联系（如音阶中的频率规律）。

五、教学重难点

教学重点：

1.简谐运动的位移公式x=Asin(ωt+φ)及其参数意义；

2.振幅、周期、频率、相位的物理意义。

教学难点：

个性化备课批注

1.相位和相位差的物理意义；

2.相位差对振动步调影响的理解。

六、教学策略

1.智慧课堂“云互动”：基于智慧课堂全程跟踪探究活动，即时推送学习任务，对学生当堂建模、

实验探究、反思研讨过程在线及时处理反馈，发布个性化的批注讲解，确保探究活动的针对性。

2.问题串策略：通过设计一个个前后有逻辑关系和递进关系的问题来启发学生，引导学生逐步深入

学习，推进任务的达成。

3.小组学习策略：通过分组实验和分组讨论，把存在的情况充分研究，小组内相互学习，能激励学

生发挥出自己的最高水平；能促进学生间在学习上互相帮助、共同提高。

七、教学资源

教学白板、智慧教育云平台（微云服务器1台、教师平板1台、学生平板24台），

PPT课件。

教具、学具：DIS数字实验平台，弹簧振子。

八、教学过程：

填写运动与受力关系表格，总结简谐运动的基本概念与模型条件。观察模型，思考回复力与惯性的作用，提出假设。