人教版高中物理选择性必修1第2章第1节简谐运动教学设计

人教版高中物理选择性必修1第2章第1节简谐运动教学设计

课题简谐运动单元2学科物理年级高二

本节在节前“问题”中列举了多个实例，通过让学生归纳共同点来引出机械振动的概念;

而后从运动学的角度认识弹簧振子，通过实验得出弹簧振子的位移一时间图像:再通过数据

教材分析发现弹簧振子的位移一时间图像是正弦曲线。简谐运动可以根据运动学和动力学特征

分析分别进行定义，本节根据运动学特征给出了简谐运动的定义。本节的重点是形成简谐运动的

概念和认识它的位移一时间图像，难点是弹簧振子理想化模型的建构和简谐运动位移与时

间函数关系的得出。

物理观念：认识弹簧振子。

科学思维：通过观察和分析，理解简谐运动的位移—时间图像是一条正弦曲线。

学习

科学探究：经历对简谐运动运动学特征的探究过程，加深领悟用图像描绘运动的方法．

目标

科学与态度与价值观：通过对简谐运动特征的学习，培养实事求是的科学探究精神。

重点简谐运动的运动学特征的探究过程。

难点简谐运动的运动学特征

教学过程

教学环节教师活动学生活动设计意图

导入新课思考1：我们以前学过哪些运动形式？

观察图复习旧知

片，回答问题。识，建立高中所

学习的运动类型

加速度大小方向都不变的匀变速直线运动。

的知识框架。

（自由落体运动）

加速度大小方向都不变的匀变速曲线运动。

（平抛运动）

加速度大小不变方向改变的变加速曲线运动。

（匀速圆周运动）

观看视频

和演示，总结

所演示运动的

特点。

思考2：这些运动的共同点是什么?

讲授新课一、机械振动

给出机械振

动的概念之后，

再次思考机械振

1、定义：物体在平衡位置附近的往复运动。完成思考动的特点，规范

思考3：这些运动的共同特点是什么？问题。学生的描述问题

2、特点：时的物理语言。

（1）平衡位置——“对称性”。

振动停止时物体所在的位置

（2）往复运动——“周期性”

课堂练习1、简单应用：下列运动中属于机械

振动的是（）完成课堂

A、树枝在风的作用下的运动练习。

B、竖直向上跑出的物体的运动

C、说话时声带的振动

D、爆炸声引起的窗扇的运动

答案：ACD

二、弹簧振子——理想化模型

了解弹簧通过动画和

振子的模型结实物演示弹簧振

构，观察弹簧子的运动，让学

1、概念：

振子的运动，生通过观察总结

小球和弹簧所组成的系统称作弹簧振子，有时

总结弹簧振子弹簧振子运动的

也把这样的小球称做弹簧振子或简称振子。

的运动特点。特点。

2、理性化模型：

（1）不计阻力

（2）弹簧的质量与小球相比可以忽略。

思考4：振子的运动是怎样一种运动呢？

（视频演示）

三、弹簧振子的位移——时间图像

研究弹簧振子的运动观察振子

振子的位移x都是相对于平衡位置的位移，以的运动轨迹，

平衡位置为坐标原点O，沿振动方向建立坐标轴。尝试画出弹簧

规定在O点右边时位移为正，在左边时位移为负。振子的位移时先让学生根

间图像。据自己对弹簧振

子位移特点的认

识，尝试画出振

子的位移时间图

像。

再通过演示

位移时间图像的

图像绘制方法

正确画法，通过

（1）、频闪照相

试错，掌握位移

时间图像的特

点。

通过正确

的方法再次画

（2）、描图记录法

出弹簧振子的

位移时间图

像。

体验：一同学匀速拉动一张白纸，另一同学沿让学生尽可

与纸运动方向相垂直方向用笔往复画线段，观察得能多的动手操

到的图象。采用不同作，提高学生的

的方法画出弹动手操作能力。

簧振子的x-t

图像。

做一做：用数码相机和计算机绘制弹簧振子的

x—t图像

如图所示的装置可以视为弹簧振子吗？

请尝试用数码相机拍摄钢球的运动。通常每隔

0.04s(这个时间间隔通常可以设定)数码相机就会拍

摄一帧照片。拍摄时最好把钢球的位置放在取景框

的最左侧。

在计算机中建立一个幻灯片的演示文稿，把这

些照片插入文稿中的同一张空白幻灯片中，照片会

按拍摄时间的先后一帧一帧自动向右平铺开来。最

终可以得到什么样的结果？通过画通过画图和

四、简谐运动及其图像图，总结简谐练习，帮助学生

1、什么是简谐运动？运动图像的特总结简谐运动的

如果质点的位移与时间的关系遵从正弦函数点。特点和规律。

的规律，即它的振动图象（x—t图象）是一条正弦知道什么

曲线，这样的振动叫做简谐运动。简谐运动是最简样的运动是简

单、最基本的运动。谐运动。

2、简谐运动的特点是什么？

简谐运动是最简单、最基本的振动，其振动过

程关于平衡位置对称，是一种往复运动．弹簧振子

的运动就是简谐运动．

3、请画出简谐运动的图象

4、由图像可知位移、速度有哪些特点？

(1)位移：方向始终背离平衡位置，每经过平衡

完成课堂

位置位移方向发生改变；远离平衡位置时位移增

练习。

大，靠近平衡位置时位移减小。

(2)速度：每经过最大距离处速度方向发生改

变，远离平衡位置（位移增大）时速度方向和位移

方向相同，靠近平衡位置（位移减小）时速度方向

和位移方向相反。

课堂练习2、正误判断

(1)简谐运动就是指弹簧振子的运动。()

解析:只要运动的x-t图像满足正弦曲线,该运动

即为简谐运动。

(2)简谐运动是机械振动中最简单、最基本的一

种运动。()

(3)只要有弹簧、物体,就可以组成弹簧振子。

()

解析:弹簧振子是一种理想模型,它要求物体与

水平杆之间的摩擦忽略不计,弹簧的质量比物体的

质量小得多,也可以忽略不计。

(4)振动的物体可以做直线运动,也可以做曲线

运动。()

(5)振动物体的位移都是以平衡位置为初位置

的。()

(6)振动图像是振子的运动轨迹。()

解析:振动图像是振子相对平衡位置的位移随

时间变化的图像,不是运动轨迹。

答案：错、对、错、对、对、错

拓展提高1、关于水平放置的弹簧振子的运动,下列说法

正确的是()完成拓展通过练习巩

A.若位移为负值,则速度一定为正值,加速度也提高。固基础知识

一定为正值

B.振子通过平衡位置时,速度为零,加速度最大

C.振子每次通过平衡位置时,加速度相同,速度

也一定相同

D.振子每次通过同一位置时,其速度不一定相

同,但加速度一定相同

解析:如图所示,因为弹簧振子的位移是以平衡

位置O为起点的,设向右为正,则当振子在OB段时,

位移为正,在OA段时位移为负,可见当振子由O向

A运动时其位移为负值,速度也是负值,故选项A错

误;振子在平衡位置时,弹力为零,加速度a为零,但速

度最大,故选项B错误;振子在平衡位置O时,速度方

向可以是不同的,故选项C错误;位移相同时,弹簧产

生弹力相同,加速度a相同,但振子在该点的速度方

向可以向左,也可以向右,故选项D正确。

答案:D

2、(多选)对于弹簧振子的简谐运动,下述说法正

确的是()

A.振子通过平衡位置时,加速度最小

B.振子在最大位移处时,速度最大

C.振子在连续两次通过同一位置时,速度相同

D.振子连续两次通过同一位置时,动能相同

解析:振子经过平衡位置时加速度为零,故选项

A正确;振子在最大位移处时速