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2019-2020年高中物理 第一章《機(jī)械振動(dòng)》教案(1) 滬科版選修3-4.doc

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2019-2020年高中物理 第一章《機(jī)械振動(dòng)》教案(1) 滬科版選修3-4.doc

2019-2020年高中物理 第一章機(jī)械振動(dòng)教案(1) 滬科版選修3-4一、教學(xué)任務(wù)分析機(jī)械振動(dòng)是繼勻速圓周運(yùn)動(dòng)后學(xué)習(xí)的另一種研究較為復(fù)雜的周期性運(yùn)動(dòng)。學(xué)習(xí)機(jī)械振動(dòng)既是對周期性運(yùn)動(dòng)共性認(rèn)識的完善,也為以后學(xué)習(xí)機(jī)械振動(dòng)、交流電、電磁波等知識奠定基礎(chǔ)。學(xué)習(xí)機(jī)械振動(dòng)需要以勻速直線運(yùn)動(dòng)、牛頓運(yùn)動(dòng)定律等知識為基礎(chǔ)。從觀察生活與實(shí)驗(yàn)中機(jī)械振動(dòng)現(xiàn)象入手,使學(xué)生歸納知道機(jī)械振動(dòng)的一般特征。通過引導(dǎo)學(xué)生分析“彈簧振子”運(yùn)動(dòng)過程中的受力情況及運(yùn)動(dòng)情況,使學(xué)生知道機(jī)械振動(dòng)的受力條件,認(rèn)識簡諧運(yùn)動(dòng)中各物理量的變化規(guī)律。在引入“彈簧振子”的過程中,使學(xué)生體驗(yàn)“理想模型”方法,在分析彈簧振子運(yùn)動(dòng)情況的過程中感受“歸納推理”,在研究彈簧振子位移時(shí)間圖像和音叉振動(dòng)及迭加的過程中感受“實(shí)驗(yàn)探究”的方法,培養(yǎng)學(xué)生的觀察分析、比較判斷、推理歸納等能力。二、教學(xué)目標(biāo)1知識與技能(1)知道機(jī)械振動(dòng)。(2)理解簡諧運(yùn)動(dòng)回復(fù)力的特征。(3)理解簡諧運(yùn)動(dòng)回復(fù)力、加速度、速度隨偏離平衡位置位移變化的定性規(guī)律。(4)初步學(xué)會由現(xiàn)象的觀察、概括、比較、分析與歸納,得出相應(yīng)的物理規(guī)律。2過程與方法(1)通過研究彈簧振子振動(dòng)、音叉振動(dòng)及迭加,感受“從簡單入手、逐步深入”的科學(xué)研究方法。(2)通過彈簧振子的建模過程,認(rèn)識“理想模型”的研究方法。3情感、態(tài)度價(jià)值觀(1)通過觀察生活事例,了解實(shí)際應(yīng)用,體驗(yàn)樂于科學(xué)探究的情感。(2)通過探究簡諧運(yùn)動(dòng)的規(guī)律,感悟?qū)嵤乔髮?shí)的科學(xué)態(tài)度和嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的科學(xué)作風(fēng)。三、教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)重點(diǎn):簡諧運(yùn)動(dòng)的受力特點(diǎn)及其運(yùn)動(dòng)規(guī)律。難點(diǎn):一次全振動(dòng)中回復(fù)力、加速度、速度的變化及相互關(guān)系。四、教學(xué)資源1物理實(shí)驗(yàn)(1)演示實(shí)驗(yàn): 研究簡諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律:豎直彈簧振子、運(yùn)動(dòng)傳感器、力傳感器、數(shù)據(jù)采集器、計(jì)算機(jī)。 振動(dòng)的對比和迭加:頻率不同的音叉、兩塊玻璃板、計(jì)算機(jī)和聲音分析軟件。(2)學(xué)生小實(shí)驗(yàn):鋸條、單擺、橡皮筋、乒乓球。氣墊導(dǎo)軌上的彈簧振子。2.信息化平臺:(1)多人一機(jī)的網(wǎng)絡(luò)教室,文件管理展示平臺(172.16.2.10/中文/學(xué)科教學(xué)/elearning學(xué)習(xí)平臺)。(2)網(wǎng)上交互課件:研究彈簧振子位移、回復(fù)力、速度變化的flash課件。五、教學(xué)設(shè)計(jì)思路本設(shè)計(jì)包括機(jī)械振動(dòng)一般特點(diǎn)、簡諧運(yùn)動(dòng)、振動(dòng)圖像三部分內(nèi)容。本設(shè)計(jì)的基本思路是:從生活現(xiàn)象觀察和學(xué)生實(shí)驗(yàn)入手,在引導(dǎo)學(xué)生歸納概括機(jī)械振動(dòng)的一般特征和所需條件的基礎(chǔ)上,以彈簧振子為研究對象,通過分析討論,得出簡諧運(yùn)動(dòng)的受力特點(diǎn)和運(yùn)動(dòng)規(guī)律,再應(yīng)用DIS實(shí)驗(yàn)得出簡諧運(yùn)動(dòng)的振動(dòng)圖像。本設(shè)計(jì)要突出的重點(diǎn)是:簡諧運(yùn)動(dòng)的受力特點(diǎn)及其運(yùn)動(dòng)規(guī)律。方法是:通過引導(dǎo)學(xué)生觀察彈簧振子的運(yùn)動(dòng)與彈簧形變的關(guān)系,應(yīng)用動(dòng)力學(xué)知識進(jìn)行分析討論。本設(shè)計(jì)要突破的難點(diǎn)是:。方法是:以彈簧振子的運(yùn)動(dòng)為例,通過DIS實(shí)驗(yàn)和演示研究彈簧振子位移、回復(fù)力、速度變化的flash課件,展示一次全振動(dòng)中回復(fù)力、加速度、速度的變化及相互關(guān)系,再通過音叉振動(dòng)及迭加實(shí)驗(yàn)的研究進(jìn)行強(qiáng)化與拓展。本設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)問題討論、網(wǎng)絡(luò)課件交互、交流討論、DIS實(shí)驗(yàn)研究、教師指導(dǎo)等多種教學(xué)策略的應(yīng)用,強(qiáng)調(diào)通過學(xué)生主動(dòng)參與,培養(yǎng)其分析推理、比較判斷、歸納概括的能力,使之感受“理想模型”、“實(shí)驗(yàn)探究”、“歸納推理”等科學(xué)方法;感悟簡諧運(yùn)動(dòng)的學(xué)習(xí)價(jià)值和意義的,提高探究學(xué)習(xí)的興趣。完成本設(shè)計(jì)的內(nèi)容約需2課時(shí)。六、教學(xué)流程1教學(xué)流程圖 簡諧運(yùn)動(dòng)的特征活動(dòng)IVDIS實(shí)驗(yàn)2音叉振動(dòng)圖像及迭加為樂音活動(dòng)V模板總結(jié)活動(dòng)I演示1機(jī)械振動(dòng)概念條件活動(dòng)II課件交互彈簧振子模型情景觀察實(shí)踐活動(dòng)IIIDIS實(shí)驗(yàn)1水平彈簧振子回復(fù)力豎直彈簧振子回復(fù)力問題設(shè)問2流程圖說明情景 觀察實(shí)踐學(xué)生觀察生活中各種機(jī)械振動(dòng)事例的視頻,并利用鋸條、單擺、穿過橡皮筋的乒乓球動(dòng)手實(shí)踐,自主演示與視頻中運(yùn)動(dòng)事例相類似的運(yùn)動(dòng)。活動(dòng)I 演示1演示氣墊導(dǎo)軌上彈簧滑塊的在充氣前和充氣后的往復(fù)運(yùn)動(dòng),進(jìn)行對比。活動(dòng)II 課件交互在網(wǎng)絡(luò)教室中,學(xué)生分組操作水平彈簧振子往復(fù)運(yùn)動(dòng)的flash課件,分析討論在一次全振動(dòng)中彈簧振子的位移變化、受力情況、變速情況,邊在表格中填寫討論結(jié)果,回答關(guān)于水平彈簧振子回復(fù)力特征的問題。分組交互任務(wù)完成后,利用網(wǎng)絡(luò)將探究結(jié)果進(jìn)行提交,以便進(jìn)行全班交流?;顒?dòng)III DIS實(shí)驗(yàn)1用力傳感器測豎直彈簧振子的回復(fù)力,用位移傳感器測位移,從實(shí)驗(yàn)中得出豎直彈簧振子的回復(fù)力特征和位移時(shí)間圖像。 設(shè)問:根據(jù)對水平彈簧振子與豎直彈簧振子的研究,它們的受力和運(yùn)動(dòng)有哪些特征?活動(dòng)III DIS實(shí)驗(yàn)2是利用聲音捕獲軟件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。包括測音叉振動(dòng)圖像、樂音振動(dòng)圖像,及進(jìn)行音叉振動(dòng)迭加樂音振動(dòng)的實(shí)驗(yàn)等?;顒?dòng)V 模板總結(jié)是關(guān)于機(jī)械振動(dòng)、簡諧運(yùn)動(dòng)知識結(jié)構(gòu)的校園網(wǎng)模板,老師事先在這個(gè)模板上為學(xué)生搭好一個(gè)大的框架,學(xué)生學(xué)完本節(jié)課全部內(nèi)容后,分組在這個(gè)模板上進(jìn)行歸納總結(jié),自主形成關(guān)于本節(jié)課的知識結(jié)構(gòu)并上傳,供全班交流與點(diǎn)評。3教學(xué)的主要環(huán)節(jié) 本設(shè)計(jì)可分為三個(gè)主要的教學(xué)環(huán)節(jié)。第一環(huán)節(jié),通過現(xiàn)象觀察與實(shí)踐體驗(yàn),歸納得出機(jī)械振動(dòng)的一般概念。第二環(huán)節(jié),通過彈簧振子的模型建立和DIS實(shí)驗(yàn)研究,認(rèn)識簡諧運(yùn)動(dòng)的特征與規(guī)律。第三環(huán)節(jié),通過音叉振動(dòng)及迭加的研究,深化對簡諧運(yùn)動(dòng)的理解。七、教案示例(一)引入:1、提問討論。前面我們研究了哪些運(yùn)動(dòng)?這些運(yùn)動(dòng)各有什么特征?需要什么條件?2、導(dǎo)入新課。今天,我們來研究一種新的運(yùn)動(dòng),第六章機(jī)械振動(dòng)、A節(jié)簡諧運(yùn)動(dòng)。(二)認(rèn)識機(jī)械振動(dòng)1、觀察現(xiàn)象,形成表象。讓學(xué)生帶著問題觀看一段錄像,并用桌上器材演示幾個(gè)類似的運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象.2、思考討論,歸納概念。思考討論“這些運(yùn)動(dòng)有哪些共同點(diǎn)?物體為什么會做這樣的運(yùn)動(dòng)?”歸納機(jī)械振動(dòng)的概念及原因。3、討論想象,認(rèn)識條件。讓學(xué)生想象外力如何控制物體做機(jī)械振動(dòng)的,外力應(yīng)該有哪些特點(diǎn)。并在交流平臺上發(fā)言。從討論發(fā)言中歸納得出機(jī)械振動(dòng)的受力條件。4、分析討論,重構(gòu)位移。演示 小球在斜面間往返位移S變化的動(dòng)畫。沿用運(yùn)動(dòng)學(xué)的定義,用起點(diǎn)指向終點(diǎn)的位移S來表示物體的位置及其變化,則當(dāng)小球從一側(cè)到另一側(cè)時(shí),S的大小方向?qū)l(fā)生復(fù)雜的變化。演示 小球在斜面間往返,離開平衡位置位移X的變化。由此約定,研究機(jī)械振動(dòng),如果沒有別的說明,都以平衡位置作起點(diǎn)的位移表示物體經(jīng)過的位置,稱之為離開平衡位置的位移,用X表示。(三)探究簡諧運(yùn)動(dòng)1、自主探究水平彈簧振子的運(yùn)動(dòng)播放視頻 水平彈簧振子及其運(yùn)動(dòng)。學(xué)生 分組操作水平彈簧振子運(yùn)動(dòng)的網(wǎng)絡(luò)課件,定性研究彈簧振子一次全振動(dòng)的位移X、回復(fù)力F、加速度a和速度v的變化情況并在網(wǎng)絡(luò)上提交研究結(jié)果。交流 隨機(jī)展開幾組學(xué)生在網(wǎng)絡(luò)上提交的研究結(jié)果,讓學(xué)生面向全班交流探究得到的結(jié)果。2、實(shí)驗(yàn)研究豎直彈簧振子的運(yùn)動(dòng)(1)裝置介紹(略)。(2)原理講解。 演示力傳感器測豎直彈簧振子回復(fù)力原理分析動(dòng)畫。分析傳感器為什么測得的是回復(fù)力。實(shí)驗(yàn)采集位移、力的數(shù)據(jù),繪位移圖像和力的圖像。 (4)分析討論。x t圖像 用正弦函數(shù)來擬合,計(jì)算機(jī)找出的正弦圖像與得到的xt圖像幾乎完全重合,誤差極小,彈簧振子的xt圖像的確是正弦或余弦函數(shù)圖像。Fx圖像對Fx圖像作線性擬合,計(jì)算機(jī)找出的一次函數(shù)圖像與得到Fx圖像也幾乎重合,但圖像不經(jīng)過x = 0的點(diǎn),為什么?分析討論 實(shí)驗(yàn)中的位移,都是距離位移傳感器的位移。前面得出的F=-KX結(jié)論,位移X都是距離平衡點(diǎn)的位移。Fx圖橫軸上F = 0的點(diǎn)即平衡點(diǎn),如果將位移的起點(diǎn)改為這個(gè)平衡點(diǎn),在圖像上即是讓縱軸經(jīng)過它,F(xiàn)x 圖像即為標(biāo)準(zhǔn)的F = -kx圖像。因此,豎直彈簧振子與水平彈簧振子一樣,回復(fù)力F與位移x(離開平衡位置的位移)的大小也成正比、方向相反。同理,將上面xt圖像位移的起點(diǎn)由傳感器的位置改為平衡點(diǎn), xt 圖像就會變成我們熟悉的那種正弦或余弦函數(shù)的圖樣。3、了解彈簧振子的運(yùn)動(dòng)與其它振動(dòng)的區(qū)別與聯(lián)系用聲音分析軟件探測樂音和噪聲的振動(dòng)圖像。并演示音叉的振動(dòng)圖像,與彈簧振子的振動(dòng)圖像對比,并用音叉的振動(dòng)迭加樂音的振動(dòng)。4、歸納總結(jié),形成簡諧運(yùn)動(dòng)的概念和規(guī)律從彈簧振子與其它振動(dòng)的對比中可以得到哪些結(jié)論?學(xué)生 彈簧振子代表了一類振動(dòng),是最簡單最基本的振動(dòng),復(fù)雜的振動(dòng)可以由它們迭加而成。彈簧振子代表的這一類振動(dòng),叫做簡諧運(yùn)動(dòng)。這節(jié)課,我們主要研究的就是簡諧運(yùn)動(dòng)。那么,簡諧運(yùn)動(dòng)的規(guī)律或特點(diǎn)有哪些?你認(rèn)為它的本質(zhì)特征是什么?請利用校園網(wǎng)作一歸納并上傳服務(wù)器。交流評價(jià)和指導(dǎo) 組織學(xué)生交流校園網(wǎng)中的總結(jié),引導(dǎo)學(xué)生避免照本宣科式的朗讀。(四)作業(yè)布置(略)。

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