《簡諧運動》教學說明

曹昭全

學科:物理

年級:高中一年級

教學環境:網絡教室

簡諧運動是高中物理中典型的運動形式，根據對學生、教學內容和教學設備的分析，此部分教學可以通過互動課件采用自主、探究和合作的方式進行學習，從而在學習物理概念形成、探究物理規律、體驗和運用科學方法的過程中突破教學難點和鞏固教學內容。

引導問題設計

素質教育的核心是創新，創新的核心是思維，而思維的根本出發點是問題，所以教學設計首先要設計系列教學引導問題。另外，考慮到明確設計問題的目的對教學有很強的指導性，所以要在問題設計之后標出與問題對應的目的。

學習任務單設計

由于學生對教學環境和方式都比較陌生，所以在教學中要加強對學生操作互動課件的指導；給學生下發學習任務單，讓學生明確要完成的任務；為了達到合作學習的目的，同桌只允許開一臺電腦，只發一張學習任務單，迫使學生之間進行合作和交流。同時，讓各小組學生的探究內容有所不同，形成整合型活動任務，結論必須在各組交流之后綜合形成。下表為學習任務單的主要內容。

教學過程

1.引入新課。

[舉例]生活中的機械振動。讓學生找到已有的經驗。

[DIS實驗]聲振動的圖像。

注：DIS（Digital Information System）實驗是數字化信息系統實驗的簡稱，即利用現代信息技術進行實驗研究。

[介紹]彈簧振子：彈簧一端固定，一端連接一個質點。

[DIS實驗]水平方向彈簧振子簡諧運動的圖像。讓學生觀察振動的圖像，使經驗上升為理性。

[比較]兩種振動的難易程度：簡諧運動比說話的聲振動簡單。

[引入]研究最簡單的機械振動：簡諧運動。

2.簡諧運動。

[實驗]豎直方向彈簧振子簡諧運動實驗。為學生運用互動課件做鋪墊。

[問題]簡諧運動具有怎樣的運動規律？讓學生明確本節課的教學任務。

(1)研究簡諧運動的方法：

[問題]運用哪些物理量描述簡諧運動？怎樣研究簡諧運動的運動規律？

[同學討論、回答，教師總結、評價]

①一般情況下，用位移、速度、加速度和合力描述物體的運動，所以可用上述物理量描述簡諧運動。

②用觀察和實驗方法研究簡諧運動的運動規律。在此采用互動課件研究。

(2)探究簡諧運動的規律：

[資源]互動課件——做簡諧運動的彈簧振子（http://www.exphysics.org/info/info.php?sessid=&infoid=40）。

[介紹]互動課件的使用方法；全振動概念；用一次全振動的振動情況反映簡諧運動的規律。

[教師對學生分組]第一小組：彈簧振子作簡諧運動時位移變化規律；第二小組：彈簧振子作簡諧運動時速度變化規律；第三小組：彈簧振子作簡諧運動時加速度變化規律；第四小組：彈簧振子作簡諧運動時振子的受力變化規律。

[操作指南]運用互動課件探究簡諧運動規律的方法：四個小組分別選擇“伸張度”、“速率”、“加速度”和“推力”后，點擊“開始”，觀察振動情況及其圖像；如果振動較快，可在“緩慢運動”前打鉤；可以改變振動參數，再觀察。

[探究]同桌合作，運用互動課件開展探究活動，并將探究結果填在任務單上。

[交流]利用實物投影儀，小組代表展示各小組的任務單，交流探究結果。

[總結]簡諧運動的實驗記錄。可以用圖像方法描述簡諧運動，簡諧運動的位移圖像是一條正弦或余弦曲線。

[問題]各實驗記錄之間有什么規律？為什么？引導學生分析簡諧運動的規律。

[學生討論、回答]發現合力與位移大小變化規律一致、方向相反。

[教師分析、總結]如下圖所示，彈簧振子受到的合力等于彈簧的彈力，與位移大小成正比，方向相反，即F=-kx。這個合力促使振子回到平衡位置，所以稱為回復力。簡諧運動的動力學規律：回復力F=-kx。

(3)簡諧運動的定義：

[問題]簡諧運動的定義是什么？讓學生根據自己的理解對簡諧運動下定義，得出簡諧運動的判斷依據。

[問題]聲振動是簡諧運動嗎？音叉的振動是簡諧運動嗎？讓學生根據簡諧運動的定義和規律判斷。

[實驗]單擺的振動。

[問題]單擺的振動是簡諧運動嗎？讓學生課后思考、學習。

3.鞏固練習和作業。

課后思考

1.教師要經常采用基于互動課件的高中物理互動課程教學方式上課，加強對學生的學習指導，引導學生合作和探究，使學生盡快適應學習方式的變化。

2.在基于互動課件的高中物理互動課程教學中，吸引學生注意力的有兩個：一個是教師，一個是電腦，學生需要在二者之間來回“切換”注意力。所以，教師在進行教學設計的時候要仔細考慮調控學生注意力的方式和方法，使學生能自然、自覺地在二者間切換注意力。

3.對互動課件的使用和學習任務作簡單說明，為學生學習提供有力支架，促使學生將注意力集中于學習活動，起到了監控學生學習過程的作用。