《简谐运动》教学说明

曹昭全

学科:物理

年级:高中一年级

教学环境:网络教室

简谐运动是高中物理中典型的运动形式，根据对学生、教学内容和教学设备的分析，此部分教学可以通过互动课件采用自主、探究和合作的方式进行学习，从而在学习物理概念形成、探究物理规律、体验和运用科学方法的过程中突破教学难点和巩固教学内容。

引导问题设计

素质教育的核心是创新，创新的核心是思维，而思维的根本出发点是问题，所以教学设计首先要设计系列教学引导问题。另外，考虑到明确设计问题的目的对教学有很强的指导性，所以要在问题设计之后标出与问题对应的目的。

学习任务单设计

由于学生对教学环境和方式都比较陌生，所以在教学中要加强对学生操作互动课件的指导；给学生下发学习任务单，让学生明确要完成的任务；为了达到合作学习的目的，同桌只允许开一台电脑，只发一张学习任务单，迫使学生之间进行合作和交流。同时，让各小组学生的探究内容有所不同，形成整合型活动任务，结论必须在各组交流之后综合形成。下表为学习任务单的主要内容。

教学过程

1.引入新课。

[举例]生活中的机械振动。让学生找到已有的经验。

[DIS实验]声振动的图像。

注：DIS（Digital Information System）实验是数字化信息系统实验的简称，即利用现代信息技术进行实验研究。

[介绍]弹簧振子：弹簧一端固定，一端连接一个质点。

[DIS实验]水平方向弹簧振子简谐运动的图像。让学生观察振动的图像，使经验上升为理性。

[比较]两种振动的难易程度：简谐运动比说话的声振动简单。

[引入]研究最简单的机械振动：简谐运动。

2.简谐运动。

[实验]竖直方向弹簧振子简谐运动实验。为学生运用互动课件做铺垫。

[问题]简谐运动具有怎样的运动规律？让学生明确本节课的教学任务。

(1)研究简谐运动的方法：

[问题]运用哪些物理量描述简谐运动？怎样研究简谐运动的运动规律？

[同学讨论、回答，教师总结、评价]

①一般情况下，用位移、速度、加速度和合力描述物体的运动，所以可用上述物理量描述简谐运动。

②用观察和实验方法研究简谐运动的运动规律。在此采用互动课件研究。

(2)探究简谐运动的规律：

[资源]互动课件——做简谐运动的弹簧振子（http://www.exphysics.org/info/info.php?sessid=&infoid=40）。

[介绍]互动课件的使用方法；全振动概念；用一次全振动的振动情况反映简谐运动的规律。

[教师对学生分组]第一小组：弹簧振子作简谐运动时位移变化规律；第二小组：弹簧振子作简谐运动时速度变化规律；第三小组：弹簧振子作简谐运动时加速度变化规律；第四小组：弹簧振子作简谐运动时振子的受力变化规律。

[操作指南]运用互动课件探究简谐运动规律的方法：四个小组分别选择“伸张度”、“速率”、“加速度”和“推力”后，点击“开始”，观察振动情况及其图像；如果振动较快，可在“缓慢运动”前打钩；可以改变振动参数，再观察。

[探究]同桌合作，运用互动课件开展探究活动，并将探究结果填在任务单上。

[交流]利用实物投影仪，小组代表展示各小组的任务单，交流探究结果。

[总结]简谐运动的实验记录。可以用图像方法描述简谐运动，简谐运动的位移图像是一条正弦或余弦曲线。

[问题]各实验记录之间有什么规律？为什么？引导学生分析简谐运动的规律。

[学生讨论、回答]发现合力与位移大小变化规律一致、方向相反。

[教师分析、总结]如下图所示，弹簧振子受到的合力等于弹簧的弹力，与位移大小成正比，方向相反，即F=-kx。这个合力促使振子回到平衡位置，所以称为回复力。简谐运动的动力学规律：回复力F=-kx。

(3)简谐运动的定义：

[问题]简谐运动的定义是什么？让学生根据自己的理解对简谐运动下定义，得出简谐运动的判断依据。

[问题]声振动是简谐运动吗？音叉的振动是简谐运动吗？让学生根据简谐运动的定义和规律判断。

[实验]单摆的振动。

[问题]单摆的振动是简谐运动吗？让学生课后思考、学习。

3.巩固练习和作业。

课后思考

1.教师要经常采用基于互动课件的高中物理互动课程教学方式上课，加强对学生的学习指导，引导学生合作和探究，使学生尽快适应学习方式的变化。

2.在基于互动课件的高中物理互动课程教学中，吸引学生注意力的有两个：一个是教师，一个是电脑，学生需要在二者之间来回“切换”注意力。所以，教师在进行教学设计的时候要仔细考虑调控学生注意力的方式和方法，使学生能自然、自觉地在二者间切换注意力。

3.对互动课件的使用和学习任务作简单说明，为学生学习提供有力支架，促使学生将注意力集中于学习活动，起到了监控学生学习过程的作用。