高中物理粵教版（2019）选择性必修第一册 2.1 简谐运动 教案

《简谐运动》教学设计
——粤教版 选择性必修 1 第二章第一节
教材分析：
本节教材内容为课程标准要求中的“通过实验，认识简谐运动的特征”。教材首先
通过生活中实际的例子(琴弦的抖动、心脏的跳动)引出机械振动的概念而后介绍弹簧振
子的理想化条件:小球和水平杆之间的摩擦可以忽略不计，小球的运动可看成质点的运
动(满足弹簧质量远小于小球的质量，可以忽略不计).这种忽略次要因素、突出主要因
素的理想化方法是物理学中经常使用的方法，应该让学生认真领会接着通过观察实验中
弹簧振子的运动过程并对其进行受力分析，从动力学角度认识简谐运动并理解其动力学
特征;利用弹簧振子振动实验描绘出振子振动的位置-时间对应关系图像，并利用传感器
和计算机较精确地绘制出弹簧振子振动的位移-时间图像，通过数据分析揭示出振子振
动的位移-时间丽数是正强或余弦函数，然后从运动学角度定义了简谐运动，给出振幅、
周期和频率的含义。通过分析弹簧振子振动时的速率(动能)和弹性势能的变化特点，让
学生认识弹性势能的决定因素及简谐运动能量特征。
学情分析：
通过前面章节的学习，学生已掌握运动学、动力学、能量等方面的基本知识，具备
一定的观察、实验、分析能力，对高中物理的基本思想和解决物理问题的基本方法有了
定的认识。通过数学的学习，学生对三角函数也有一定的了解，但数理结合能力、抽象
思维、推理能力和综合分析能力仍然有限。能否准确理解简谐运动的概念和特征，对学
生还是具有一定的挑战性。所以，如何帮助学生尽快在头脑中建立简谱运动的概念，尽
快认识简增运动特征，是教学的关键。
学生学习本节的困难主要在以下几点:
(1)对简谐运动及其特征的理解有困难.通过前面的学习，学生认识机械运动并不困
难，但进一步理解简谐运动的概念及特征有一定的困难。
(2)对“振子偏两平衡位置的位移”和前面所学的“位移”会产生认识上的冲突“振
子偏离平衡位置的位移”，是以平衡位置为零位移位置，以弹簧振子当前位置为末位置
的位移，零位移位置的选取与振子开始运动的时间无关。
（3)对弹簧振子的位移-时间函数是正弦(余弦)函数的理解有困难。学生虽然学习
了正弦 (余弦)函数及图像，但是把弹簧振子的位移-时间图像和正弦(余弦)函数的图像
建立联系有一定的困难。
教学目标：
(1)知道什么是机械振动，什么是平衡位置。
(2)通过对弹簧振子运动过程的观察和受力分析，理解回复力和位移的关系，知道
简谐运动是一种在回复力作用下的变加速运动，能从动力学角度理解简谐运动。
(3)知道弹簧振子振动的位移-时间图像是条正弦或余弦曲线，能从运动学的角度理
解简谐运动的概念，理解全振动、振幅、周期和频率的慨念。
(4)通过对弹簧振子振动时的动能、弹性势能和机械能的分析，理解简谐运动的能
量特征。
(5)通过分析弹簧振子在完成一次全振动过程中的位移、回复力、加速度、速度大
小和方向的变化，理解简谐运动的特征.
教学重难点：
重点：理解简谐运动的概念和特征。
难点：探究简谐运动位移-时间关系的函数图像。
教学过程
教学环节和教学内容
教师活动
学生活动
【温故知新 导入新课】
通过回顾高中运动形式。
结合生活实例，导入机械振动。
导入机械振动的定义，引 回忆思考，
导学生思考机械振动与 感悟新知。
以往学习的运动形式不
同的地方。
以弹簧振子为例，认识简谐运动
认识弹簧振子理想化条
件，分析弹簧振子受力和
运动情况。
教学环节和教学内容
教师活动
学生活动
对弹簧振子进行动力学
分析，分析回复力的特 分析弹簧振子的
点。
模型的特点,从
运动学和受力分
析的角度研究简
谐运动。
给出例题分析回复力。
以具体的例子分析回复
力的特点，与位移成正 理解回复力。
比，方向与位移方向相
反。
用周期、振幅、全振动、 学习新的物理量
平衡位置等等物理概念 描述简谐运动的
来描述简谐运动的运动 运动过程。
学物理量。
描绘简谐运动的位移-时间图像。
引导学生思考怎样描绘简 体会描绘位移-
谐运动的位移-时间图像。
时间图像的思维
过程和方法。
教学环节和教学内容
教师活动
学生活动
引导学生思考简谐运动的 深入认识简谐运
位移-时间图像的物理意 动位移-时间图
义。
线。
图像不是振子的运动轨
迹。重新定义简谐运动即
振子的位移-时间函数为
正弦或者余弦函数，具有 思考简谐运动位
这种特征的振动叫作简谐 移-时间函数的
运动。
物理意义以及从
函数图像上可以
归纳振动图像上可以获 获取哪些信息。
得的信息。
(1)振幅和周期
(2)任一时刻物体的位置
(3)任一时间段内的路程
例题巩固振动图像的物理意义
思考振动图像的
习题，巩固振动
图像的物理意
义。
教学环节和教学内容
教师活动
学生活动
对比分析简谐运动各个物理量的变化
情况。
分析简谐运动位移、回复
力、速度、能量的变化过
程。
1.在平衡位置，振子离开
平衡位置的距离为零，所
受回复力为零，加速度为
零，速度最大，动能最大，
弹性势能为零;
2.在最大振幅处，振子离
开平衡位置的距离最大，
所受回复力的大小最大， 归纳总结简谐运
加速度的大小最大，速度 动各个物理量的
为零，动能为零，弹性势 变化过程。
能最大.
当振子离开平衡位置的
距离从零向最大值变化
时，回复力、加速度、速
度、动能、弹性势能等都
由距离为零时对应的值
向距离最大时对应的值
变化，反之亦然.在回复
力的作用下，振子在振动
过程中离开平衡位置的
距离、加速度、速度、动
能、弹性势能等在每个周
期里完全重复、这样的运
动叫作周期性往复运动.