简谐运动与振动图像 课时作业 -江西省吉安市吉水县2026-2027学年高二上学期物理人教版选择性必修第一册

江西省吉安市吉水县高二物理上学期课时作业 人教版选择性必修第一册第二章 简谐运动与振动图像 应用场景：2026—2027学年高二上学期同步教学，在完成简谐运动与振动图像相关课堂学习后使用，面向基础薄弱、学习差异较大的学生。 一、作品基础信息 项目 填写内容 作品名称 简谐运动与振动图像分层课时作业 学段学科 高中物理 适用年级 高二 教材版本 人教版 选择性必修第一册 对应内容 第二章机械振动 简谐运动及振动图像 作业类型 课时作业 课后使用 完成时长 必做预计20分钟；选做一题预计5—10分钟，多选另计；均未实测 设计者 肖遥 适用地区 江西省吉安市吉水县 二、设计背景与意图 1. 课标与教材分析 核心素养与学习要求：理解振动图像表达位移随时间的变化，运用图像描述简谐运动，依据位移变化与回复力解释运动状态，发展物理观念与科学思维。 教材分析：本课时连接振动的运动描述与回复力分析，重点建立位移坐标、运动方向和加速度方向之间的联系。 重点：识别坐标含义，读出振幅、周期和位移。难点：区分图像与轨迹，区分位移正负与速度方向，解释平衡位置和端点的运动状态。 2. 学情分析 维度 具体描述 已有基础 使用前需确认：学生已学习位移、速度、加速度和简谐运动的回复力特征；若尚未掌握回复力与位移的关系，应推迟任务4及后续状态分析。 现有困惑 待诊断问题：把图像当作轨迹，用位移正负判断运动方向，认为平衡位置速度为零。上述为设计假设，未进行学生调查。 差异分析 教师提供的学情为基础薄弱、差异较大。不虚构学生比例。必做提供可选提示，进阶任务自主选择；提示使用单独记录，不扣分。 设计主线：读图—辨析—纠错—补救。任务1、2读图，任务3、4解释状态，任务5用证据纠错；订正后完成补救并再检查。选做任务6—8检验迁移能力。同一张图贯穿全程，减少情境切换，突出判断依据。 三、作业目标 A 知识理解：区分图像与轨迹，读出振幅、周期和位移（任务1、2；物理观念）。 B 能力运用：计算位移变化量与路程，判断速度及加速度（任务3、4，选做6；科学思维）。 C 思维发展：用图像证据纠错，比较与迁移（任务5，选做7、8；科学思维）。 D 订正反思：归因、补救并再次解释（订正记录；科学态度与责任）。只描述实际表现，不推断态度。 四、作业内容与目标对应表 任务 学习重点 目标 评价证据 1 图像与轨迹 A 时间—位移图；实际路径为直线 2 振幅周期与位移 A 振幅4 cm；周期2 s；B＝0，C＝−4 cm，D＝0 3 位移变化量与路程 B A→C：Δx＝−8 cm，路程8 cm；A→E：Δx＝0，路程16 cm 4 速度及加速度方向 B B左、a为零；C v为零、a右；D右、a为零 5 纠正平衡位置速度误解 C 同位置同速率，速度反向 6 四个区间速率变化 B 增、减、增、减 7 同周期不同振幅比较 C 同时过平衡位置，最大速率不同 8 位置信息能判断什么 C 不能定v方向，能定a方向 五、作业评价 维度 优秀 良好 待改进 记录方式 结果 知识理解 正确解释坐标与轨迹，提取信息准确 个别读数错误，可自行修正 坐标或振幅概念混淆 任务1、2共14分 能力运用 结果正确，过程与方向依据清楚 部分正确，借助提示修正 路程或方向判断缺少依据 任务3、4共18分 思维发展 指出错误，给出证据与比较 结论基本正确，证据不充分 重复错误或无依据 任务5共8分；选做独立记录 订正反思 准确归因，补救后能迁移解释 可订正，归因仍需提示 尚未完成对应补救 描述记录，不折算分数 六、作业实施与反馈 先独立完成任务1—5，疑问处标“？”，保留初次答案。提示使用不扣分。任务6—8任选一题，预计5—10分钟；多选另计用时，均未实测。必做满分40分；选做独立记录完成水平。订正后填写学生作业单末尾的订正记录表。 教师按错误类型反馈，不只按总分划组。补救后检查对应题目及不同时间点的同类问题，无须整份重做。首次使用记录用时、提示和补救表现，据此调整题量；未实测，不填报完成率或成绩提升。 错误表现 补救任务 复核证据 把图像当轨迹 分别画运动路径和坐标轴，说明横轴为什么是时间 准确区分两种图 把负位移当负振幅 标出正负端点，说明大小与方向 振幅取最大位移大小 混淆路程与位移变化量 在直线上标出A到C到E的路径 能分别计算 用位移正负判断速度 在B、D附近取前后两点比较位移 依据变化趋势判断 平衡位置速度为零 比较平衡位置与端点的速度和回复力 区分两处状态 速度与加速度混淆 画位置、速度、回复力箭头 解释速率变化 订正要求：保留初次答案，在学生作业单末尾记录错误原因、修正依据与再检查结果。 教师使用记录（实施后填写）：必做用时____；主要错误____；提示使用____；补救表现____；后续调整____。 七、学生作业单 班级________ 姓名________ 日期________ 必做任务1—5，预计20分钟。任务6—8任选一题，预计另需5—10分钟；多选另计用时，均为未实测预计。先独立完成，不确定处标“？”。可按需使用提示，并记录使用情况。 观察背景：用位移传感器观察水平弹簧振子的往复运动，屏幕显示位移随时间变化的曲线。为便于分析，本作业采用忽略阻力的理想图像，不作为实测数据。以平衡位置为原点，向右为正方向，A—E表示五个时刻的状态。 图1 位移随时间变化的振动图像（本作业自绘理想模型图，非实测记录） 任务1 这条曲线表示什么 6分 ①写出两轴表示的物理量和单位。②小明说：“曲线弯弯曲曲，所以振子沿这条曲线运动。”你是否同意？说明理由，并画实际路径，标出平衡位置0、端点±4 cm、正方向和往复箭头。 任务2 提取振动信息 8分 ①写出振幅和周期。②写出B、C、D三个时刻的位移。③C时刻位移为负，是否表示振幅为负？说明理由。 任务3 位移变化量与路程 6分 ①A到C的位移变化量、路程各是多少？②A到E的位移变化量、路程各是多少？写出计算依据。 任务4 判断运动状态 12分 填表；各用一句话说明B、D时刻的速度方向依据，并用回复力解释C时刻的加速度方向。 时刻及位置 速度方向（或为零） 加速度方向（或为零） B 平衡位置 C 负向最大位移处 D 平衡位置 任务5 给错误解释写反馈 8分 小明说：“B和D的位移都是零，所以速度也都是零，运动状态相同。”请指出错误，用图像判断两个时刻的速度方向，并说明相同与不同之处。 提示卡 按需使用 提示使用记录：勾选使用过的提示，不扣分。 □任务1：区分“什么位置”和“什么时刻在这个位置”。 □任务2：振幅看最大位移的大小；周期可看相邻正向最大位移对应的时间间隔。 □任务3：位移变化量＝末坐标－初坐标；路程累计实际距离。 □任务4：比较位移坐标值的变化；回复力指向平衡位置。 □任务5：在B、D前后各取一点，比较位移坐标值。句式：“位移为零表示____，不表示____；B附近____，故____；D附近____，故____。” 八、选做任务 任务6—8任选一题，预计5—10分钟；可自愿多选，另计用时。独立记录，不计入必做40分。题号____；实际用时____；提示使用____。 完成水平（教师记录）：□完成且解释清楚 □部分完成 □需补救。 任务6 方向相同一定越来越快吗 判断A到B、B到C、C到D、D到E四段过程中速度方向、加速度方向及速率变化，区间不包含端点。选一段用速度与加速度的方向关系解释。 区间 速度方向 加速度方向 速率变化 A到B B到C C到D D到E 任务7 给另一振子画图 另一振子沿水平直线做简谐运动，振幅2 cm、周期2 s，从t＝0处于正向最大位移处开始计时。①在下方坐标网格中画出它在0—2 s内的图像，至少标五个关键点，用平滑曲线连接。②从本题给定的初始状态开始，两振子是否每次同时经过平衡位置？③判断“两者周期相同，过平衡位置的速率也相同”，说明依据。 选做提示：简谐运动的最大速率 ，可据此比较。 图2 作图用坐标网格（只需完成0—2 s部分） 任务8 只有位置够不够 （探究题）只知道某时刻原振子的位移为＋2 cm。①能否确定速度方向？从原图指出两个反例时刻，允许近似读数。②能否确定加速度方向？说明依据。 订正记录表 完成对应补救后填写一条记录；没有错误时，可记录一处曾有疑问的判断及其依据。 项目 我的记录 任务 原想法 修正依据 补救任务 再检查结果 九、教师参考答案与评价要点 任务1 横轴为时间t、单位s，纵轴为位移x、单位cm，四项各0.5分。解释图像记录位移随时间变化而非空间轨迹，2分。画图2分：水平直线0.5分；标出平衡位置0，0.5分；两个端点+4 cm、−4 cm合计0.5分；正方向和往复箭头均正确，合计0.5分。 任务2 振幅4 cm、周期2 s，各2分（数值1分、单位1分）。B位移为0；C位移为−4 cm；D位移为0，各1分；零值未写单位不扣分，非零值漏单位扣0.5分。负位移表示位于负方向一侧，振幅是最大位移的大小，解释1分。 任务3 A到C：，路程8 cm。A到E：，路程。四个结果各1分；位移变化量与路程计算依据各1分。 任务4 B：速度向左，加速度为零；C：速度为零，加速度向右；D：速度向右，加速度为零。六项各1分。B附近位移坐标值由正变负，故速度向左；D附近由负变正，故速度向右，依据各2分。C在左端，回复力向右，故加速度向右，解释2分。为零时不指定方向。 任务5 位移为零表示经过平衡位置，不表示速度为零，纠正2分。B附近位移坐标值由正变负，速度向左；D附近由负变正，速度向右，方向和依据各1分，共4分。至少一项相同点1分（同位置、加速度均为零、同速率且最大，任选其一）；速度方向相反1分。 任务6 A到B：v负、a负，速率增大；B到C：v负、a正，速率减小；C到D：v正、a正，速率增大；D到E：v正、a负，速率减小。解释依据：同向增速，反向减速。 任务7 关键点(t/s，x/cm)：(0，2)、(0.5，0)、(1，−2)、(1.5，0)、(2，2)。两者从正向端点同时开始，周期相同，故同时过平衡位置。最大速率，原振子的最大速率为另一振子的2倍。 任务8 不能确定速度方向。读图思路：在0—2 s的一个周期内，＋2 cm对应去程、回程两个时刻；两处曲线的变化趋势相反，速度方向也相反。具体反例：约0.33 s与1.67 s均在＋2 cm处，但分别向左、向右。接受“0.3 s附近、1.7 s附近”等近似读数，重点是指出同一正位移处的两种相反运动方向，不要求精确值或三角函数计算。加速度向左（负方向），因为x＞0，回复力指向平衡位置。 选做评价：任务6观察方向组合与解释是否一致；任务7观察关键点、曲线及比较依据；任务8观察是否提供两种速度反例、是否正确解释回复力。分别记录完成水平，不合并为奖励分。 十、内容来源与使用说明 知识依据：人民教育出版社《普通高中教科书 物理 选择性必修第一册》第二章第1—3节。图像及数值按本作业任务设定，属于理想模型图，不是实测记录。预计用时未实测，不含真实教学效果数据；使用前核对教学进度。 第 1 页 学科网（北京）股份有限公司 $