23简谐运动的回复力和能量教学设计-高二上学期物理人教版选择性2

教学设计学科：物理课题：2.3简谐运动的回复力与能量年级：姓名：课题人教版选择性必修一第二章第3节：简谐运动的回复力与能量科目物理年级高二年级课时一课时课表分析本节内容属于人教版选择性必修一模块中“机械振动与机械波”主题，《普通高中课程标准了解波动的特征，为深入学习和研究电磁波打好基础。”教材分析学情分析核心素养：1.科学思维：（1）通过实例分析，理解回复力的概念及性质。(2)通过对弹簧振子模型的分析，理解简谐运动的规律(位移、回复力、加速度、速度的变化规律)。(3)通过阅读教材内容，能够定性说明简谐运动的能量转化。2.科学探究（1）会利用回复力的知识来判断物体的运动是否是简谐运动。（2）通过对弹簧振子的运动和能量的分析，能定性地说明弹簧振子系统的机械能守恒，形成能量观和运动观。3.科学责任与态度在实验过程和理论推导过程中，做到认真规范，养成实事求是的科学态度。教学重点掌握简谐运动的动力学特征，明确回复力的概念．教学难点理解简谐运动过程中位移、回复力、加速度、速度、动能、势能的变化情况。教法、学法教学资源多媒体课件、多种玩具小车、水平弹簧振子，简谐运动扫描仪等。教学流程设计教学环节教学活动设计意图预习检查检查学生的导学案，并大致讲解。（一）、简谐运动的回复力1．回复力(1)定义：振动质点受到的总能使其回到的力．(2)方向：指向．(3)表达式：F＝.（二）、简谐运动的能量1．振动系统(弹簧振子)的状态与能量的对应关系，弹簧振子运动的过程就是和互相转化的过程．(1)在最大位移处，动能，势能．(2)在平衡位置处，动能，势能．2．简谐运动的能量特点：在简谐运动中，振动系统的机械能守恒，而在实际运动中都有一定的能量损耗，因此简谐运动是一种的模型．充分了解学生的预习情况，方便教学。新课导入复习:物体做简谐运动时，位移与时间遵从什么规律?学生回答：正弦函数思考：下图中三个物体哪个做简谐运动？如何判断？引发学生思考；再次提醒学生简谐运动中位移与时间的关系。让学生用简谐运动扫描仪完成其图片，获得学习物理的成就感。学生观看简谐运动的位移时间图像，对前面所学的知识点进行加深，知道如何从运动学的角度分析物体是否做简谐运动。同时抛出问题：如何从动力学的角度分析物体是否做简谐运动呢？通过观看小实验并回答问题吸引学生学习新知识的兴趣。新课教学一、简谐运动的回复力探究活动一：分析A、B、C、D四点的受力情况和位移及合力的效果观察弹簧振子的运动，并尝试做出以下A、B、C、D四个点的回复力方向和位移方向？弹簧振子的力有什么特点？方向：F的方向总是指向平衡位置，总与位移方向相反。作用效果：F的作用效果“总想”把小球拉回平衡位置。安排学生活动请阅读课文，根据上述讨论，总结一下回复力的概念：1.定义:使物体在平衡位置做往复运动的力。2.来源：回复力可以是弹力,也可以是其它力(包括摩擦力);可以是某一个力，或几个力的合力,或者某个力的分力.3.效果：总是使物体回到平衡位置.4.方向:始终与位移方向相反，总是指向平衡位置。探究活动二：分析两图中A、B、C的回复力情况学生通过个人探究、小组合作、老师讲解，进一步加深其对回复力的理解。同时，教师抛出问题：物体在做简谐运动的过程中，其受的回复力大小到底跟什么有关系呢?探究活动三：推导合外力与位移的关系学生通过分析得到：问题：x一定是弹簧的形变量吗？如何弹簧振子在竖直方向上做简谐运动，那么x还是弹簧的形变量吗？学生对下图进行受力分析推导其关系式：教师引导学生分析，得到x不是弹簧的形变量，而是指物体做简谐运动的位移。安排学生活动;引导学生分析总结回复力的大小和公式，并板书5.大小:F=kx负号表示回复力方向始终与位移方向相反。通过分析总结，形成共识：对一般的简谐运动，由于回复力不一定是弹簧的弹力，所以k不一定是劲度系数而是回复力与位移的比【典例1】如图所示在倾角为的光滑斜面上有个小球沿斜面拉下一段距离，然后松开。假设空气阻力可忽略不计，试证明小球的运动是简谐运动。解答过程：教师抛出问题：我们知道回复力的知识点，那么弹簧振子在水平方向做简谐运动过程中能量如何变化呢？二、简谐运动的能量探究活动四：简谐运动中各个物理量的变化规律教师引导学生进行分析总结：弹簧振子做简谐运动过程中所存在的规律;位移、回复力、加速度x三者同步变化,与速度的变化相反。把握两个特殊位置：最大位移处:x、F、a、Ep最大，v、Ek为零；平衡位置处:x、F、a、Ep为零，v、Ek最大.两个过程:动能和势能相互转化，机械能不变。最后用这个小游戏总结学生的学习情况，进一步激发学生的学习兴趣：【典例2】图1为水平方向的弹簧，一端固定，另一端栓结一个小球，在水平横杆上运动，摩擦均不计，弹簧原长位置为B点，A和C为左右两边的运动最远点，以B点为坐标原点，该运动位移时间图像如图2，则（）A．AC距离为5cm B．从A到C的时间为6秒C．从B到C做匀减速运动D．从C到B弹性势能转化为动能【典例3】(多选)把一个小球套在光滑细杆上,球与轻弹簧相连组成弹簧振子,小球沿杆在水平方向做简谐运动,它围绕平衡位置O在A、B间振动,如图所示,下列结论正确的是()A.小球在O位置时,动能最大,加速度最小B.小球在A、B位置时,势能最大,加速度最大C.小球从A经O到B的过程中,回复力一直做正功D.小球从B到O的过程中,振动的能量不断增加通过对弹簧振子的受力分析和位移方向的判断，得到弹力的方向和其效果。学生总结，教师进行板书，加强学生记忆。通过探究活动二，加深学生对物体回复力的定义、来源、效果、方向等知识的理解。通过探究活动三，引导学生总结回复力的大小影响因素，推出回复力的公式。通过讲解例题1反馈学生学习新知识的情况通过完成探究活动四，总结物体做简谐运动时位移、回复力、加速度、动能、势能、机械能等变化情况。通过例题2和例题3的讲解反馈学生学习情况作业设计1.对今天所讲的知识点进行复习，并完成导学案后面的三个小题；2.总结自己存在的问题，方便下节课进行讲解；3.做好预习工作——第二节《全反射》。通过预习了解光的全反射等知识，同时完成相应的作业，巩固所学知识点。板书设计通过板书让学生理解这节课的重点和难点，进一步加深学生对所学知识点的理解。课后反思概念教学是物理教学的难点，光的折射概念是光学中