人教版高中物理選擇性必修1第2章第1節簡諧運動教學設計

課題簡諧運動單元2學科物理年級高二

本節在節前“問題”中列舉了多個實例，通過讓學生歸納共同點來引出機械振動的概念;

而后從運動學的角度認識彈簧振子，通過實驗得出彈簧振子的位移一時間圖像:再通過數據

教材分析發現彈簧振子的位移一時間圖像是正弦曲線。簡諧運動可以根據運動學和動力學特征

分析分別進行定義，本節根據運動學特征給出了簡諧運動的定義。本節的重點是形成簡諧運動的

概念和認識它的位移一時間圖像，難點是彈簧振子理想化模型的建構和簡諧運動位移與時

間函數關系的得出。

物理觀念：認識彈簧振子。

科學思維：通過觀察和分析，理解簡諧運動的位移—時間圖像是一條正弦曲線。

學習

科學探究：經歷對簡諧運動運動學特征的探究過程，加深領悟用圖像描繪運動的方法．

目標

科學與態度與價值觀：通過對簡諧運動特征的學習，培養實事求是的科學探究精神。

重點簡諧運動的運動學特征的探究過程。

難點簡諧運動的運動學特征

教學過程

教學環節教師活動學生活動設計意圖

導入新課思考1：我們以前學過哪些運動形式？

觀察圖復習舊知

片，回答問題。識，建立高中所

學習的運動類型

加速度大小方向都不變的勻變速直線運動。

的知識框架。

（自由落體運動）

加速度大小方向都不變的勻變速曲線運動。

（平拋運動）

加速度大小不變方向改變的變加速曲線運動。

（勻速圓周運動）

觀看視頻

和演示，總結

所演示運動的

特點。

思考2：這些運動的共同點是什么?

講授新課一、機械振動

給出機械振

動的概念之后，

再次思考機械振

1、定義：物體在平衡位置附近的往復運動。完成思考動的特點，規范

思考3：這些運動的共同特點是什么？問題。學生的描述問題

2、特點：時的物理語言。

（1）平衡位置——“對稱性”。

振動停止時物體所在的位置

（2）往復運動——“周期性”

課堂練習1、簡單應用：下列運動中屬于機械

振動的是（）完成課堂

A、樹枝在風的作用下的運動練習。

B、豎直向上跑出的物體的運動

C、說話時聲帶的振動

D、爆炸聲引起的窗扇的運動

答案：ACD

二、彈簧振子——理想化模型

了解彈簧通過動畫和

振子的模型結實物演示彈簧振

構，觀察彈簧子的運動，讓學

1、概念：

振子的運動，生通過觀察總結

小球和彈簧所組成的系統稱作彈簧振子，有時

總結彈簧振子彈簧振子運動的

也把這樣的小球稱做彈簧振子或簡稱振子。

的運動特點。特點。

2、理性化模型：

（1）不計阻力

（2）彈簧的質量與小球相比可以忽略。

思考4：振子的運動是怎樣一種運動呢？

（視頻演示）

三、彈簧振子的位移——時間圖像

研究彈簧振子的運動觀察振子

振子的位移x都是相對于平衡位置的位移，以的運動軌跡，

平衡位置為坐標原點O，沿振動方向建立坐標軸。嘗試畫出彈簧

規定在O點右邊時位移為正，在左邊時位移為負。振子的位移時先讓學生根

間圖像。據自己對彈簧振

子位移特點的認

識，嘗試畫出振

子的位移時間圖

像。

再通過演示

位移時間圖像的

圖像繪制方法

正確畫法，通過

（1）、頻閃照相

試錯，掌握位移

時間圖像的特

點。

通過正確

的方法再次畫

（2）、描圖記錄法

出彈簧振子的

位移時間圖

像。

體驗：一同學勻速拉動一張白紙，另一同學沿讓學生盡可

與紙運動方向相垂直方向用筆往復畫線段，觀察得能多的動手操

到的圖象。采用不同作，提高學生的

的方法畫出彈動手操作能力。

簧振子的x-t

圖像。

做一做：用數碼相機和計算機繪制彈簧振子的

x—t圖像

如圖所示的裝置可以視為彈簧振子嗎？

請嘗試用數碼相機拍攝鋼球的運動。通常每隔

0.04s(這個時間間隔通?？梢栽O定)數碼相機就會拍

攝一幀照片。拍攝時最好把鋼球的位置放在取景框

的最左側。

在計算機中建立一個幻燈片的演示文稿，把這

些照片插入文稿中的同一張空白幻燈片中，照片會

按拍攝時間的先后一幀一幀自動向右平鋪開來。最

終可以得到什么樣的結果？通過畫通過畫圖和

四、簡諧運動及其圖像圖，總結簡諧練習，幫助學生

1、什么是簡諧運動？運動圖像的特總結簡諧運動的

如果質點的位移與時間的關系遵從正弦函數點。特點和規律。

的規律，即它的振動圖象（x—t圖象）是一條正弦知道什么

曲線，這樣的振動叫做簡諧運動。簡諧運動是最簡樣的運動是簡

單、最基本的運動。諧運動。

2、簡諧運動的特點是什么？

簡諧運動是最簡單、最基本的振動，其振動過

程關于平衡位置對稱，是一種往復運動．彈簧振子

的運動就是簡諧運動．

3、請畫出簡諧運動的圖象

4、由圖像可知位移、速度有哪些特點？

(1)位移：方向始終背離平衡位置，每經過平衡

完成課堂

位置位移方向發生改變；遠離平衡位置時位移增

練習。

大，靠近平衡位置時位移減小。

(2)速度：每經過最大距離處速度方向發生改

變，遠離平衡位置（位移增大）時速度方向和位移

方向相同，靠近平衡位置（位移減?。r速度方向

和位移方向相反。

課堂練習2、正誤判斷

(1)簡諧運動就是指彈簧振子的運動。()

解析:只要運動的x-t圖像滿足正弦曲線,該運動

即為簡諧運動。

(2)簡諧運動是機械振動中最簡單、最基本的一

種運動。()

(3)只要有彈簧、物體,就可以組成彈簧振子。

()

解析:彈簧振子是一種理想模型,它要求物體與

水平桿之間的摩擦忽略不計,彈簧的質量比物體的

質量小得多,也可以忽略不計。

(4)振動的物體可以做直線運動,也可以做曲線

運動。()

(5)振動物體的位移都是以平衡位置為初位置

的。()

(6)振動圖像是振子的運動軌跡。()

解析:振動圖像是振子相對平衡位置的位移隨

時間變化的圖像,不是運動軌跡。

答案：錯、對、錯、對、對、錯

拓展提高1、關于水平放置的彈簧振子的運動,下列說法

正確的是()完成拓展通過練習鞏

A.若位移為負值,則速度一定為正值,加速度也提高。固基礎知識

一定為正值

B.振子通過平衡位置時,速度為零,加速度最大

C.振子每次通過平衡位置時,加速度相同,速度

也一定相同

D.振子每次通過同一位置時,其速度不一定相

同,但加速度一定相同

解析:如圖所示,因為彈簧振子的位移是以平衡

位置O為起點的,設向右為正,則當振子在OB段時,

位移為正,在OA段時位移為負,可見當振子由O向

A運動時其位移為負值,速度也是負值,故選項A錯

誤;振子在平衡位置時,彈力為零,加速度a為零,但速

度最大,故選項B錯誤;振子在平衡位置O時,速度方

向可以是不同的,故選項C錯誤;位移相同時,彈簧產

生彈力相同,加速度a相同,但振子在該點的速度方

向可以向左,也可以向右,故選項D正確。

答案:D

2、(多選)對于彈簧振子的簡諧運動,下述說法正

確的是()

A.振子通過平衡位置時,加速度最小

B.振子在最大位移處時,速度最大

C.振子在連續兩次通過同一位置時,速度相同

D.振子連續兩次通過同一位置時,動能相同

解析:振子經過平衡位置時加速度為零,故選項

A正確;振子在最大位移處時速