2.3簡諧運動的回復(fù)力和能量（教學(xué)設(shè)計）高二物理（人教版2019選擇性）

2.3簡諧運動的回復(fù)力和能量教學(xué)設(shè)計備課人學(xué)科物理課題2.3簡諧運動的回復(fù)力和能量教學(xué)內(nèi)容分析在前兩節(jié)從運動學(xué)角度定義和描述簡諧運動的基礎(chǔ)上，本節(jié)從動力學(xué)角度認(rèn)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(fù)力F與位移x的關(guān)系，從而幫助學(xué)生理解最基本、最簡單的機(jī)械振動——簡諧運動的受力特點。之前，學(xué)生學(xué)習(xí)了胡克定律、牛頓運動定律及功能關(guān)系，在本章學(xué)生又學(xué)習(xí)了簡諧運動的概念及其描述方法，所以本節(jié)學(xué)習(xí)簡諧運動的回復(fù)力和能量、探究簡諧運動的原因應(yīng)是水到渠成的。學(xué)生對動力學(xué)的規(guī)律比較熟悉，這節(jié)課的任務(wù)是引導(dǎo)學(xué)生把知識和規(guī)律運用到新的物理現(xiàn)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(xué)生從功能關(guān)系角度來推導(dǎo)簡諧運動過程中的機(jī)械能守恒。對于基礎(chǔ)較好的學(xué)生，可以從功能關(guān)系角度定量分析簡諧運動過程中的機(jī)械能守恒問題，從能量轉(zhuǎn)化角度，理解簡諧運動這一理想化模型。學(xué)情分析學(xué)生原有知識的分析：學(xué)生對簡諧運動有了初步認(rèn)識，能夠運用運動學(xué)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(xué)習(xí)階段設(shè)計以前學(xué)過的幾種運動的受力特點引入，是對新知識學(xué)習(xí)的鋪墊。前兩節(jié)學(xué)習(xí)了從運動學(xué)的角度描述簡諧運動，本節(jié)課從動力學(xué)的角度學(xué)習(xí)形成強(qiáng)烈的對比，能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，但是學(xué)生對這兩個概念還存在模糊認(rèn)識，所以要從概念上首先讓學(xué)生明確什么是運動學(xué)，什么是動力學(xué)。學(xué)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(dǎo)學(xué)生正確的進(jìn)行受力分析，從牛頓運動定律解決問題。學(xué)生的基礎(chǔ)存在差異，所以要照顧大多數(shù)同學(xué)的實際情況，在同學(xué)展示的基礎(chǔ)上，教師還要及時進(jìn)行引導(dǎo)和幫助學(xué)生進(jìn)行總結(jié)。教學(xué)目標(biāo)1.會分析彈簧振子的受力情祝，理解回復(fù)力的概念。2.認(rèn)識位移、速度、回復(fù)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(jī)械能守恒。教學(xué)重難點1.教學(xué)重點：掌握簡諧運動的動力學(xué)特征，明確回復(fù)力的概念．2.教學(xué)難點：理解簡諧運動過程中位移、回復(fù)力、加速度、速度、動能、勢能的變化情況。教學(xué)過程教學(xué)環(huán)節(jié)教師活動學(xué)生活動設(shè)計意圖新課導(dǎo)入（一）簡諧運動的受力特點讓學(xué)生回答力和運動的關(guān)系：并展示問題：簡諧運動的物體力和運動的關(guān)系又是怎樣的呢？學(xué)生對學(xué)生回答的問題進(jìn)行點評，然后引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步思考。學(xué)生嘗試回答問題，并與其他同學(xué)交流。溫故知新，激發(fā)學(xué)生求知欲新課教學(xué)一、簡諧運動的回復(fù)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(fù)力請閱讀課文，根據(jù)上述討論，總結(jié)一下回復(fù)力的概念：1.定義:使振子回到平衡位置的力。2.來源：回復(fù)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(fù)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=06.簡諧運動的定義的另一種表述：如果質(zhì)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(zhì)點的運動就是簡諧運動。即回復(fù)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）xt圖像為正弦曲線（2）回復(fù)力滿足F=kx的形式請總結(jié)位移大小、速度大小、回復(fù)力大小在以下時刻或過程的變化情況？學(xué)生做出受力和位移方向，并總結(jié)規(guī)律。學(xué)生回答并交流。學(xué)生閱讀課文并根據(jù)上述討論問題回答問題，并小組合作完善答案。學(xué)生思考并交流。學(xué)生思考并交流。培養(yǎng)觀察總結(jié)問題能力。培養(yǎng)學(xué)生總結(jié)問題能力和建立模型能力。培養(yǎng)學(xué)生合作學(xué)習(xí)能力幫助學(xué)生構(gòu)建完善的知識體系。幫助學(xué)生構(gòu)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(jié)簡諧運動能量變化特點？1.簡諧運動中動能和勢能相互轉(zhuǎn)化，但機(jī)械能總量不變，即機(jī)械能守恒，是理想化模型。2.簡諧運動的能量與振幅有關(guān)，振幅越大，振動的能量越大。kt和Ept及Et圖象（二）簡諧運動的規(guī)律總結(jié)簡諧運動有哪些規(guī)律？（按照以下的提示回答問題）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.關(guān)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。（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(xué)生思考填寫表格并交流。學(xué)生總結(jié)能量能量變化的特點。學(xué)生思考并交流。幫助學(xué)生構(gòu)建完善的知識體系。梳理能量變化情況。幫助學(xué)生構(gòu)建完善的知識體系。課堂總結(jié)板書設(shè)計第2節(jié)簡諧運動的描述作業(yè)設(shè)計作業(yè)分為兩塊，一是課堂練習(xí)，旨在對本堂課學(xué)習(xí)中動量的概念和實驗思路進(jìn)行檢測，一是分層練習(xí)，分層次的訓(xùn)練學(xué)生對知識的掌握情況。教學(xué)反思與評價本節(jié)學(xué)習(xí)的重點是使學(xué)生掌握簡諧運動的回復(fù)力特征及相關(guān)物理量的變化規(guī)律?；貜?fù)力的特征是形成加速度、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(fù)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(guān)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(jìn)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(fù)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(yīng)注意讓學(xué)生體會。本節(jié)難點為簡諧運動的回復(fù)力的特征的掌握和各物理量的變化。對于回復(fù)力采用分析，最終得到回復(fù)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(xué)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(jìn)行分析，在分析之前先找個物理量之間的關(guān)系，在帶領(lǐng)著學(xué)生分析第一個階段，剩下三個階段學(xué)生獨立完成，后找學(xué)生回答。整體比較流暢，但前半節(jié)課與學(xué)生互動比較少，多用了講授式教學(xué)。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(xué)生很有興趣，能根據(jù)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(xué)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(xué)生置于研究者，探索者的位置，讓學(xué)生