【教学评一体化】2.3 简谐运动的回复力和能量 教学设计（表格式）

2.3 简谐运动的回复力和能量--教学评大单元分课时教学设计 课 题 2.3 简谐运动的回复力和能量 课 型 新授课 复习课□ 试卷讲评课□ 其他课□ 授课班级 授课时间 2023年 月 日 教学内容分析 本节课以水平弹簧振子为例子，从动力学和能量的角度来研究简谐运动。通过分析水平弹簧振子的受力特点，结合胡克定律，引出回复力的概念，且和向心力一样是效果力。最后通过探究简谐运动过程中位移、速度的变化，引出了势能和动能的变化规律，进而得到振子的机械能的变化情况，这样深刻的理解了简谐运动是一种理想模型。 学习者 分析 学生认识了弹簧振子模型，并且知道了简谐运动方程及图像物理意义的基础上，从本质上探讨简谐运动产生的动力学问题，引出回复力的概念，最后通过对简谐运动中质点的加速度、速度、位移、弹性势能、动能及机械能的变化规律，从而达到对简谐运动的深入了解。 教学目标与核心素养 物理观念∶知道回复力的概念和特征，理解简谐运动的能量变化。 科学思维∶能结合牛顿运动定律分析振子的各个物理量的变化情况。 科学探究：通过实验观察，能够独立运用能量守恒观点分析振子的能量变化。 科学态度与责任∶养成对物理现象能够从能量和动力学两方面进行分析的行为习惯。 教学准备 多媒体课件、导学案、单摆、弹簧和小球 活动设计 教学内容 教师活动 学生活动 评价任务 【创设情景 引入课堂】 当我们把弹簧振子的小球拉离平衡位置释放后，小球就会在平衡位置附近做简谐运动。小球的受力满足什么特点才会做这种运动呢 1.让学生观察图片： 2.引导学生思考： 问题1：如图，我们以振子从O →B的运动情况为例分析。在O →B段振子做什么运动？ 问题2：根据牛顿运动定律，振子受力情况怎么样？ 问题3：做简谐运动的物体受到的回复力有什么特点呢？ 学生观察、思考并讨论 通过对小球的受力分析，引导学生从受力的角度分析小球的运动，寻找运动和受力的关系特点。 探索新知： 知识点一：简谐运动的回复力 以水平弹簧振子为例，将振子拉到这P释放后，振子水平方向只受弹簧的拉力，且弹力与位移方向相反，所以振子受到的合外力就是F合=-kx 。 在合力的作用下振子向左加速运动，位移减小，弹力随之减小。振子经过O继续向左运动，位移反向了，弹力也反向了，所以合力依然满足这个F合=-kx 式子。 可见当振子偏离平衡位置的时候，始终受到一个方向指向平衡位置，大小与位移成正比的力的作用，这个力就是我要讲的回复力。它的大小始终等于F合=-kx，也正是在回复力的作用下振子才会在BOC之间来回震动。 1.出示简谐运动情景图片 2.引导学生思考回答问题： 问题1：振子的回复力由谁提供？ 问题2：回复力的大小和方向？ 回复力的定义 ①定义：振动质点受到的总能使其回到平衡位置的力，大小与位移成正比。 ②方向：指向平衡位置 ③表达式：F＝－kx（“-”号表示与位移x方向相反），k为比例系数，不同的振子k不同。 ④这个力和你学过的向心力一样，是按照力的作用效果命名的，所以它既可以是某一个力提供的，也可以是几个力的合力提供。 观察简谐运动情形 思考教师提出的问题 3.讨论如何定义回复力 探讨物理问题，引导学生建立物理概念 探索新知： 知识点二：简谐运动的能量 明确一个概念，位移和我们以前学习的有些不一样。 位移是振子相对于平衡位置的位移的简称。 比如振子运动到P此时振子的位移是这个有向线段，同理振子由P运动到O此时的位移是零。同样的振子由O运动到Q这段有向线段就是位移。 以弹簧振子为例，分析运动的位移，速度，加速度，动能，势能等有些什么变化规律 引导学生思考回答问题： 问题：振子由P运动到A，位移是OA还是PA这段？ 2.播放动图展示振子的位移变化过程 问题：弹簧振子的能量变化具有什么规律呢？ 3.总结简 ... ...