2.1简谐运动及其图像 教学设计 -2023-2024学年高二上学期物理教科版（2019）选择性必修第一册.docx

2.1简谐运动及其图像教学设计-2023-2024学年高二上学期物理教科版（2019）选择性必修第一册

授课内容

授课时数

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授课时间

设计意图

本教学设计旨在帮助高二学生深入理解简谐运动的基本概念及其图像表示，通过理论与实践相结合的教学方式，让学生掌握简谐运动的特征、描述方法和相关图像的绘制技巧，提高学生分析问题和解决问题的能力，为后续物理学习打下坚实基础。教学内容与2023-2024学年高二上学期物理教科版（2019）选择性必修第一册课本紧密相连，注重知识的实用性和深度，符合学生认知水平。

核心素养目标

培养学生在物理观念方面的核心素养，使其能够理解简谐运动的基本规律，掌握其物理意义；在科学思维方面，训练学生运用数学工具描述物理现象，绘制和分析简谐运动图像；在科学探究方面，引导学生通过实验观察简谐运动，培养实验操作能力和数据分析能力；在科学态度与责任方面，激发学生对物理学科的兴趣，培养其对科学真理的追求和责任感。

学习者分析

1.学生已经掌握了匀速直线运动、匀变速直线运动的基础知识，了解速度、加速度的概念，具备一定的数学基础，能够进行简单的三角函数运算。

2.高二学生具有较强的学习兴趣和探索欲望，具备一定的自主学习能力和实验操作技能。他们在学习过程中善于观察、思考，喜欢通过实际操作来验证理论。在学习风格上，他们倾向于直观、形象化的教学方式，对于抽象的概念和理论需要通过具体实例来加以理解。

3.学生在理解简谐运动的概念时，可能会遇到以下困难和挑战：难以理解简谐运动中回复力、位移、速度和加速度之间的关系；绘制简谐运动图像时，对三角函数的应用不够熟练，难以准确表达运动规律；实验操作中，对于简谐运动参数的测量和数据分析可能存在误差。

教学资源

-物理教科版（2019）选择性必修第一册课本

-多媒体教学设备（投影仪、电脑）

-简谐运动演示实验装置

-数学软件（如几何画板）

-实验室测量工具（如位移传感器、计时器）

-网络资源（教学视频、动画演示）

-课堂讨论与小组合作学习平台

-作业与测试系统（在线或纸质）

教学过程

1.导入新课

-（展示简谐运动的动画或视频）同学们，我们今天要学习一个新的物理概念——简谐运动。请大家观察这个动画，看看你们能从中发现什么规律？

2.知识讲解

-首先，我们需要了解什么是简谐运动。简谐运动是指物体在某一固定位置附近来回振动，且振幅、频率和周期保持不变的运动。

-接下来，我们来探讨简谐运动的特征。简谐运动的位移随时间的变化关系可以用正弦或余弦函数表示，即x(t)=A*sin(ωt+φ)。其中，A是振幅，ω是角频率，φ是初相位。

-现在请同学们翻到课本第XX页，我们一起学习简谐运动的图像。请大家观察图像，理解位移、速度和加速度随时间的变化规律。

3.实验探究

-下面，我们将进行一个简谐运动的实验。请同学们分成小组，每组一台实验装置。实验过程中，注意观察振子的运动规律，记录下振幅、周期等数据。

-（学生在实验过程中，教师巡回指导，解答疑问）

-实验结束后，请各小组汇报实验结果，并讨论实验中遇到的问题及解决方法。

4.知识巩固

-现在，请同学们完成以下练习题，巩固简谐运动的知识。

-（展示练习题，学生独立完成，教师批改并讲解）

5.图像分析

-接下来，我们将学习如何绘制和分析简谐运动的图像。请同学们打开数学软件，按照以下步骤操作：

a.输入简谐运动的位移函数x(t)=A*sin(ωt+φ)；

b.绘制位移-时间图像，观察图像特征；

c.改变振幅、频率和初相位，观察图像如何变化。

-（学生在操作过程中，教师巡回指导，解答疑问）

6.课堂讨论

-现在，请同学们就以下问题进行讨论：

a.简谐运动中的回复力、位移、速度和加速度之间有什么关系？

b.如何通过简谐运动的图像分析振幅、周期等参数？

-（学生讨论，教师总结）

7.总结与拓展

-通过今天的学习，我们了解了简谐运动的基本概念、特征和图像表示方法。请大家回顾一下本节课的重点内容。

-最后，给大家布置一道作业：请结合所学知识，设计一个关于简谐运动的实验方案，下节课我们一起分享。

-（学生完成作业，教师批改并讲解）

8.课堂小结

-同学们，本节课我们学习了简谐运动的基本概念、特征和图像表示方法。希望大家能够通过实验和练习，深入理解简谐运动的规律，为后续学习打下坚实基础。

-下节课我们将学习简谐运动的能量转化，请大家预习相关内容。

-（教师宣布下课）

教学资源拓展

1.拓展资源：

-拓展阅读：推荐学生阅读关于简谐运动在自然界和工程应用中的实例，如弹簧振子、摆的运动、声波和电磁波的振动等。

-拓展视频：观看有关