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视频标签：简谐运动的描述
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视频课题：高中物理教科版选修3-4第一章第二节《简谐运动的描述》天津市优课
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高中物理教科版选修3-4第一章第二节《简谐运动的描述》天津市优课
《简谐运动》教学设计
一、设计思路
人教版老教材从动力学特征的角度定义简谐运动，不符合学生用运动学特征对质点运动进行分类的认知习惯。人教版新教材把“位移与时间的关系遵从正弦函数规律的振动”称为简谐运动，尊重学生的认知规律，有利于简谐运动的教学。正因为如此，通过科学探究，让学生认识弹簧振子的振动图象是一条正弦曲线，是本节课教学的关键所在。
本节课的教学以“探究弹簧振子的振动图象”为线索而展开，将学生的认知过程和探究过程合理链接，实现了物理知识和科学方法、定性探究和定量探究、实验探究和理论探究的有机融合，让学生在学习物理知识的同时应用物理思想方法，体验科学探究的一般过程：“提出问题→制定方案→收集数据→处理数据→猜想结论→分析论证→得出结论”。
本节课的实验探究和理论探究都是教师引导下的学生探究，主要引导方式：问题链。两个探究实验分别是水摆和模拟频闪照片。设计水摆实验的目的是：（1）定性验证学生对振动图像图样的猜想；（2）让学生理解振动图象“时间轴”的展开过程。设计模拟频闪照片实验的目的是：（1）让学生体验利用图象处理数据的方法；（2）让学生经历利用假设法定量论证振动图象函数性质的过程。水摆是用饮料瓶制作而成的，实验中利用毛笔书法水写布代替照相机的底片。模拟频闪照片的实验原理也很简单，就是利用视频播放软件获得弹簧振子振动视频的每一帧照片，根据照片记录不同时刻振子的位移并绘制振动图像。从实验结果上看，这两个实验都没有利用位移传感器精确，但这样做可以让学生建立一种观点：科学探究并不是遥不可及的，它不一定要借助很先进的工具和仪器，最简单易行的方法也是好方法。 二、教学目标 1．知识与技能
（1）知道弹簧振子理想模型和简谐运动的运动学定义；
（2）知道弹簧振子的振动图象是一条正弦曲线，并理解振动图象的物理意义； （3）理解振动图象“时间轴”的展开过程，会将底片的位移转换成振动时间。 2．过程与方法
（1）引导学生经历探究“弹簧振子振动图象”的过程，发展学生“猜想假设”、“设计实验”、“处理数据”、“分析论证”和“误差分析”的能力，培养学生思维的灵活性和深刻性；
（2）引导学生经历误差分析的过程，让学生体验建立物理模型的思想方法。
3．情感态度与价值观
（1）通过对弹簧振子振动图象的探究，培养学生认真、合作、实事求是的科学态度，同时让学生体验成功探究的快乐，增强学生参与科学探究的兴趣； （2）观察生活事例，了解实际应用，培养热爱科学、乐于探究的品质，增强学生的实践意识。 三、教学重点
（1）弹簧振子的位移概念；
（2）弹簧振子的振动图象是一条正弦曲线。 四、教学难点
（1）弹簧振子的位移概念；
（2）设计实验方案确定弹簧振子在各个不同时刻位移； （3）论证弹簧振子的振动图象是一条正弦曲线的思路和方法。 五、教学资源
太阳能摇摆花、水摆（由饮料瓶制成）、气垫导轨、气源、弹簧振子（改装滑块）、在竖直方向振动的弹簧振子、弹簧振子频闪照片、教师自拍的弹簧振子实验视频、“豪杰解霸”视频播放软件、多媒体教学课件。
六、教学流程
活动1：
观察现象并概括机械振动的基本特征 活动2：
理论分析描述弹簧振子的物理量 位移、速度、加速度的方向 活动3：
利用数值弹簧振子研究其位移随时间变化关系 活动4： 简谐运动
七、教学流程
活动1：观察现象并概括机械振动的基本特征 教师活动：展示大提琴、地震图片
学生活动：想象大提琴的美妙和地震的灾难
设计意图：让学生意识到机械振动是一种新的运动形式。 教师活动：板书：“一、机械振动”
展示：几种振动的动画 问题
想一想，图中几种运动具有哪些明显的特征？ 问题
摇摆花的运动关于“谁”对称？
学生活动：观察现象并分析概括摇振动的运动特征。
设计意图：培养学生的观察和分析归纳能力。
教师活动：引导：平衡位置的意义和机械振动的定义。
板书：“平衡位置、往复运动”
衔接：由生活中的振动现象引入并展示实验室中的振动装置——弹簧
振子。
学生活动：观察并了解弹簧振子的基本结构。
设计意图：观察生活事例，培养学生热爱科学和乐于探究的品质，增强学生的实践意识。
教师活动：过渡：在演示弹簧振子实验的过程中，向学生指出：滑块的位置在不断地发生变化。
活动2、以水平弹簧振子为例观察现象并概括机械振动的特征
教师活动：教师展示水平弹簧振子，给学生足够的时间观察其运动特征，并且分组讨论在四个运动过程中弹簧振子位移速度的变化。
学生活动：观察弹簧振子的运动，分组讨论四个阶段中位移、速度的变化情况。
观察振子位置变化→自主建构“振动位移”概念→猜想并验证“振动
位移变化的特点”→提出探究问题——弹簧振子的位移随时间的变化关系。
设计意图：培养学生热爱科学和乐于探究的品质，增强学生的实践意识。 教师活动：板书总结各阶段弹簧振子的运动特征。
过渡：在总结弹簧振子位移的变化特点之后，明确指出：以弹簧振子
为例，探究位移随时间的变化关系。
设计意图：合理整合“知识序”和“认知序”，设计递进式问题链。运用问题链引导学生思维，培养学生流畅性思维品质。
活动3、以竖直弹簧振子为例探究位移随时间变化关系
教师活动：展示竖直弹簧振子，并且让竖直振子震动，用手机拍摄视频记录振子的运动过程。并将视频用数据线传输到电脑上，用视频软件每隔50毫秒截取一张弹簧振子所处的位置。再把这些图片插入到幻灯片中，顶端对齐，横向分布，这样处出现了弹簧振子在不同时刻相对平衡位置位移的图像。
学生活动：将时间均匀展开→建立直角坐标系→建构振动图象→明确振动图象不是振子的运动轨迹→猜想振动图象是正弦曲线。 设计意图：让学生理解振动图象“时间轴”的展开过程。
教师活动：引导，我们猜想振动图象是正弦曲线，那我们如何验证呢？ 学生活动：记录不同时刻弹簧振子的位移→利用电子表格绘制出振动图象→利用假设法论证振动图象是正弦曲线→利用图象拟合的方法论证证振动图象是正弦曲线→构建“简谐运动”概念。
设计意图：让学生体验利用图象处理数据的方法。
让学生经历利用假设法、比较法定量论证振动图象函数性质的过程，培养学生思维的灵活性和深刻性。
教师活动：板书：简谐运动概念及表达式 活动4、小结
教师活动：引导：最后，请同学们分别从“知识结构”和“探究过程”两个方面对本节课做个小结。
学生活动：以简谐运动为中心建构知识网络，以经历的探究环节为主线反思运用到的科学方法。
设计意图：形成知识结构总结探究思路
教学流程 教师活动 学生活动 设计意图 活动2： 观察现象并概括机械振动的基本特征
视频来源：优质课网 www.youzhik.com
