備課人
學科
物理
課題
2.3 簡諧運動的回復力和能量
教學內容分析
在前兩節(jié)從運動學角度定義和描述簡諧運動的基礎上，本節(jié)從動力學角度認識物體做簡諧運動的原因并再次定義簡諧運動，分析簡諧運動中的能量及其變化特點。教材再次以彈簧振子為例，分析回復力F與位移x的關系，從而幫助學生理解最基本、最簡單的機械振動——簡諧運動的受力特點。
之前，學生學習了胡克定律、牛頓運動定律及功能關系，在本章學生又學習了簡諧運動的概念及其描述方法，所以本節(jié)學習簡諧運動的回復力和能量、探究簡諧運動的原因應是水到渠成的。學生對動力學的規(guī)律比較熟悉，這節(jié)課的任務是引導學生把知識和規(guī)律運用到新的物理現象中，分析并解決問題。對于振動過程中的能量問題，教材從彈簧形變量的變化和振子速度的變化角度分析勢能和動能的變化情況，未要求學生從功能關系角度來推導簡諧運動過程中的機械能守恒。對于基礎較好的學生，可以從功能關系角度定量分析簡諧運動過程中的機械能守恒問題，從能量轉化角度，理解簡諧運動這一理想化模型。
學情分析
學生原有知識的分析：學生對簡諧運動有了初步認識，能夠運用運動學的方法描述簡諧運動，能從受力分析的角度解決問題是原的知識儲備，知道力是改變物體運動狀態(tài)的原因，所以在自主學習階段設計以前學過的幾種運動的受力特點引入，是對新知識學習的鋪墊。前兩節(jié)學習了從運動學的角度描述簡諧運動，本節(jié)課從動力學的角度學習形成強烈的對比，能激發(fā)學生學習的興趣，但是學生對這兩個概念還存在模糊認識，所以要從概念上首先讓學生明確什么是運動學，什么是動力學。學生對于受力分析并不陌生，但是卻一直是個難點，要及時引導學生正確的進行受力分析，從牛頓運動定律解決問題。學生的基礎存在差異，所以要照顧大多數同學的實際情況，在同學展示的基礎上，教師還要及時進行引導和幫助學生進行總結。
教學目標
1.會分析彈簧振子的受力情祝，理解回復力的概念。
2.認識位移、速度、回復力和加速度的變化規(guī)律及相互聯(lián)系。
3.會用能量觀，點分析水平彈簧振子動能、勢能的變化情況，知道簡諧運動中機械能守恒。
教學重難點
1.教學重點：掌握簡諧運動的動力學特征，明確回復力的概念．
2.教學難點：理解簡諧運動過程中位移、回復力、加速度、速度、動能、勢能的變化情況
。
教學過程
教學環(huán)節(jié)
教師活動
學生活動
設計意圖
新課導入
（一）簡諧運動的受力特點
讓學生回答力和運動的關系：
并展示問題：簡諧運動的物體力和運動的關系又是怎樣的呢？
學生對學生回答的問題進行點評，然后引導學生進一步思考。
學生嘗試回答問題，并與其他同學交流。
溫故知新，激發(fā)學生求知欲
新課教學
一、簡諧運動的回復力
觀察彈簧振子的運動，并嘗試做出以下8個時刻小球的合力和位移方向？
彈簧振子的合力有什么特點？
方向：F合的方向總是指向平衡位置，總與位移方向相反。
作用效果：F合的作用效果“總想”把小球拉回平衡位置。
大?。簭椈烧褡铀艿暮狭與振子位移X的大小成正比。
（二）簡諧運動的回復力
請閱讀課文，根據上述討論，總結一下回復力的概念：
1.定義:使振子回到平衡位置的力。
2.來源：回復力可以是彈力,也可以是其它力(包括摩擦力);可以是某一個力，或幾個力的合力,或者某個力的分力.
3.大小: F=-kx
---表示回復力方向始終與位移方向相反。
4.方向: 總是指向平衡位置。
5.平衡位置： F回 = 0
6.簡諧運動的定義的另一種表述：如果質點所受的力與它偏離平衡位置的位移大小成正比，并且總是指向平衡位置,質點的運動就是簡諧運動。
即回復力滿足 F= -kx的運動就是簡諧運動。
問題：判斷簡諧運動的方法有哪些？
（1）x-t圖像為正弦曲線
（2）回復力滿足 F=-kx的形式
請總結位移大小、速度大小、回復力大小在以下時刻或過程的變化情況？
學生做出受力和位移方向，并總結規(guī)律。
學生回答并交流。
學生閱讀課文并根據上述討論問題回答問題，并小組合作完善答案。
學生思考并交流。
學生思考并交流。
培養(yǎng)觀察總結問題能力。
培養(yǎng)學生總結問題能力和建立模型能力。
培養(yǎng)學生合作學習能力
幫助學生構建完善的知識體系。
幫助學生構建完善的知識體系。
二、簡諧運動的能量
（一）簡諧運動的能量
彈簧振子的速度是不斷變化的，所以它的動能也是不斷變化的；彈簧的伸長量和壓縮量也是不斷變化的，所以它的彈性勢能也是不斷變化的。那么彈簧振子的能量變化具有什么規(guī)律呢？
簡諧運動是一種理想化的模型。
總結簡諧運動能量變化特點？
1.簡諧運動中動能和勢能相互轉化，但機械能總量不變，即機械能守恒，是理想化模型。
2.簡諧運動的能量與振幅有關，振幅越大，振動的能量越大。
3.物體在做簡諧運動時的Ek-t和Ep-t及E-t圖象
（二）簡諧運動的規(guī)律
總結簡諧運動有哪些規(guī)律？（按照以下的提示回答問題）
1.兩個特殊位置
最大位移處：x、F、a、Ep最大，v、Ek為零；
平衡位置處：x、F、a、Ep為零，v、Ek最大.
2.各個物理量間的關系
3.對稱性
關于平衡位置的對稱點：
（1）x、F回、a大小相同，方向相反；動能、勢能相同。
（2）v大小相同，方向不一定。
4.周期性
（1）相距nT的兩個時刻，振子的振動情況完全相同。x、F回、a、v大小相等方向相同，動能和勢能相同。
（2）相距的兩個時刻，振子的振動情況完全相反x 、F回、 v 、a 等大反向，動能和勢能相同
學生思考填寫表格并交流。
學生總結能量能量變化的特點。
學生思考并交流。
幫助學生構建完善的知識體系。
梳理能量變化情況。
幫助學生構建完善的知識體系。
課堂總結
板書設計
第2節(jié) 簡諧運動的描述
作業(yè)設計
作業(yè)分為兩塊，一是課堂練習，旨在對本堂課學習中動量的概念和實驗思路進行檢測，一是分層練習，分層次的訓練學生對知識的掌握情況。
教學反思與評價
本節(jié)學習的重點是使學生掌握簡諧運動的回復力特征及相關物理量的變化規(guī)律?；貜土Φ奶卣魇切纬杉铀俣?、速度、位移等物理量周期性變化的原因。彈簧振子振動形成的原因，一是回復力的特點（總指向平衡位置），二是振子的慣性，這是分析問題的關鍵。對于豎直的彈簧振子，涉及彈性勢能、重力勢能、動能三者的變化，不要求從能量的角度對它進行分析。
簡諧運動是一種理想化模型，實際中發(fā)生的振動都要受到阻尼的作用，如果阻尼很小，振動物體受到的回復力大小與位移成正比，方向與位移相反，則物體的運動可以看作是簡諧運動，這種將實際問題理想化的方法，應注意讓學生體會。
本節(jié)難點為簡諧運動的回復力的特征的掌握和各物理量的變化。對于回復力采用分析，最終得到回復力的定義、方向、特點和來源，對于來源解釋的還是稍有欠缺，重點是舉例不夠，使得學生只是憑空的想象。對于另一個難點各個物理量的變化，我把一個周期分為四個階段，對各個階段進行分析，在分析之前先找個物理量之間的關系，在帶領著學生分析第一個階段，剩下三個階段學生獨立完成，后找學生回答。
整體比較流暢，但前半節(jié)課與學生互動比較少，多用了講授式教學。后半節(jié)課氣氛比較活躍，特別是最后一道開放性的題，讓學生很有興趣，能根據自己的思考提出問題，并能回答。特別是幾道比較難的題，這是我沒有想到的，可見學生的思路是很開闊的，他們想到的問題，有可能老師也沒有想到的。
從這節(jié)課讓我知道，始終將學生置于研究者，探索者的位置，讓學生通過自己的思考和活動來獲取知識，學生主體參與教學可以使學生利用已有的認知結構，對各種信息進行選擇，分析，判斷，綜合，主動構建對信息的解釋系統(tǒng)。學生一旦成為課堂的主體，他們就不會被動的接受知識，而是主動的發(fā)現問題，提出問題，解決問題！這樣可以讓學生在學到知識的同時，也發(fā)展了智力，培養(yǎng)了創(chuàng)造能力和開拓精神。

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3 簡諧運動的回復力和能量

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