2011高中物理专题5文本上交.doc

2011年高中物理教师培训专题5文本 翟老师：各位老师，大家好！在今天这一讲中我们将与大家一起讨论有关高中物理选修3-4《简谐运动》这一知识单元的教学设计问题。在实际教学中，威海市和济南市的长清一中分别就简谐振动的这部分内容搞过专题的同题异构教学研究活动，为此我们今天也特地请来了威海市教育教学研究中心的姜进辉老师和济南市教学研究室的田序海老师与我一起共探讨这一讲的内容。 威海地区和济南地区分别使用了不同版本的教科书，教材在简谐运动这个知识单元的教学设计上也有比较大的差异，内容的划分上也各不相同，教师在课堂教学中的所呈现的教学形式和内容也有较大的差异。我们今天在一起就各地区的教师在教学中遇到的一些问题及这一知识单元的教学情况共同研究一下。首先我们请济南市的田老师先介绍一下济南市在简谐运动振动教学中的情况。 田老师：济南市根据使用的版本教材，延续了从动力学入手研究的教学思路，就是：从水平弹簧振子的受力特点分析出它的回复力规律，即：F=-kx。从简谐运动的动力学特征上给出了简谐运动的定义，也就是，像弹簧振子那样，如果物体所受回复力的大小与位移成正比，并且方向总是指向平衡位置，则物体的运动是简谐运动。然后再对简谐运动的运动学特征进行描述，教材中给出了水摆的方法，直观的记录下振子的运动情况。不过教材上没有要求学生去证明这条曲线是正弦或余弦曲线，而是直接告诉学生，实验和理论都表明，简谐运动的图像是一条正弦或余弦曲线，学生们只要通过动手实验记录下这个轨迹象正（余）弦曲线也就可以了。同时教材还增加了用公式描述简谐运动的内容，长清一中的老师就是本着这样的思路设计了振动的描述这节课。 姜老师：威海市使用的教科书做出了新的尝试，在这部分内容的研究方法上延续了高中物理必修1中运动学的研究思路，即先用运动学的概念引入和定义简谐运动，也就是先描述简谐运动的运动特征，然后设法证明其位移—时间图线是一条正弦曲线，这样处理，在教学中就不可避免地遇到了两个困难，一是如何得到弹簧振子的位移——时间图象，二是如何论证该图线是一条正弦曲线。 过去教学中从来都没有要求用公式对简谐运动进行描述，这个“公式”不仅包括简谐运动的回复力公式、振动加速度的公式，还包括了描述简谐运动的振动方程，这样做不仅对简谐振动特征的描述更加完整和深刻，在操作上也是可行的。因为学生在“数学4”模块中已经学习了三角函数的知识，已经了解了函数式的意义，也能画出的图像，并能解决、、对函数图像变化的影响等数学任务，而且在数学的《考试大纲》中，对三角函数中正弦函数的要求最高，也就是说，从数学的角度看，学生已经具备了从运动学的角度描述简谐运动的能力。因此，物理教学的任务，就是怎样把学生学到的数学知识紧密地和物理现象联系起来，从物理学的角度进一步理解函数式中这些字母的物理意义，特别是相位的物理意义。 翟老师：简谐运动的位移时间公式、相位也都是这次新教材中增加的描述简谐运动的相关的内容。但是，不管是哪种教材，其内容都是教材的编者按照课程标准的要求，它反映了教材的编者对课程标准的理解，下面我们一起看一下高中物理课程标准有关《简谐运动》这一部分内容是怎样要求的。 通过观察和分析，理解简谐运动的特征。能用公式和图像描述简谐运动的特征。 例1：比较做简谐运动的物体在不同位置所受的力、速度、加速度、动能和势能； 例2：用两个摆长相同的单摆演示简谐运动的相位差。 关于这一部分的内容，在《考试说明》中，对“简谐运动”的要求为Ⅰ级，对“简谐运动的公式和图像”的要求为Ⅱ级。从课标的“理解”一词和《考试说明》中的“Ⅱ级”要求可以看出该内容在本模块中的重要地位，因为在3-4模块中，Ⅱ级要求的知识点只有四个。 从刚才两位老师的阐述我们可以看出，尽管两种版本的教材这部分的内容的设计上有较大的差异，但指导思想是一致的，那就是通过各种不同的方式让学生理解简谐运动的基本特征。 按照研究运动学的思路看，人们对机械运动的研究是先从机械运动的描述开始的。因此，若要研究简谐运动形式的规律，应该先从描述什么样的运动是简谐振动开始，然后再研究它做这样运动的原因和规律。象在必修部分学习的直线运动、抛体运动、圆周运动都是先从这种运动的加速度、运动轨迹的描述开始的，然后再了解用什么样的物理概念、物理量去描述运动质点的运动状态，用什么方程去说明质点的运动情况。因此，我们希望学生从运动学的角度明确物体做什么形式运动的是简谐运动，用什么方程描述该运动，必须引入哪些物理量，经过这样的学习过程，学生能进一步加深对物理学研究问题思想方法的认识和理解。 因此，有关简谐运动的教学，我们把它分成这样三部分分别进行研究，即：1. 振动特征的描述和简谐运动物理模型的引入 2.用运动学的研究方法描述简谐运动，即：①画出位移-时间图像，②引入周期、振幅、相位等描述简谐运动的物理量③用