2.3简谐运动的回复力与能量 课时教案（表格式）-2025--2026年人教版高中物理选择性必修第一册

2.3《简谐运动的回复力与能量》课时教案 学科 物理 年级册别 高二下册 共1课时 教材 人教版高中物理选择性必修第一册 授课类型 新授课 第1课时 教材分析 教材分析 本节内容位于高中物理选择性必修第一册第二章第三节，是在前两节从运动学角度描述简谐运动的基础上，进一步从动力学视角揭示简谐运动的本质。教材以弹簧振子为典型模型，引导学生分析回复力与位移的关系，建立“F = -kx”的定量表达式，从而深化对简谐运动受力特征的理解。同时，结合动能与弹性势能的变化规律，阐述系统机械能守恒的特性，构建完整的能量认知体系。该节内容承上启下，既是牛顿定律、胡克定律和功能关系的综合应用，也为后续学习阻尼振动、受迫振动等复杂振动现象奠定理论基础。 学情分析 高二学生已掌握牛顿第二定律、胡克定律及功与能的基本概念，具备一定的力学分析能力。在前两节中，学生通过观察实验与图像分析，初步理解了简谐运动的周期性、对称性和运动规律。然而，对于“回复力”这一抽象概念仍存在认知障碍，容易将其与一般合力混淆；部分学生难以从动态过程理解速度、加速度、位移与受力之间的瞬时对应关系。此外，能量转化过程的定性分析虽较直观，但缺乏系统逻辑支撑。因此，教学中需借助情境化任务与可视化工具，通过类比、推理与小组探究，帮助学生实现从“感性认识”到“理性建构”的跃迁，突破思维难点。 课时教学目标 物理观念 1. 能准确说出回复力的定义，并指出其方向总是指向平衡位置，大小与位移成正比。 2. 能用“F = -kx”公式解释弹簧振子做简谐运动的动力学本质，理解该模型的理想化特征。 科学思维 1. 能运用牛顿第二定律和胡克定律，分析弹簧振子在任意位置的受力情况，推导出回复力表达式。 2. 能结合运动图像与能量变化图示，归纳简谐运动中动能、势能与总机械能的变化规律，建立动态关联思维。 科学探究 1. 能设计实验方案（如利用光电门测速、位移传感器记录轨迹），验证弹簧振子在不同位置的速度与形变量关系。 2. 能基于数据或图像进行定性分析，说明系统机械能是否守恒，提出影响能量损耗的因素假设。 科学态度与价值观 1. 在探究过程中形成尊重事实、实事求是的科学精神，敢于质疑理想模型与现实差异。 2. 体会物理学中“理想模型”构建的意义，理解简化复杂现象是科学研究的重要方法。 教学重点、难点 重点 1. 理解回复力的概念及其数学表达式 F = -kx 的物理意义。 2. 掌握简谐运动中动能与弹性势能随时间/位移的变化规律，明确机械能守恒条件。 难点 1. 准确区分回复力与合外力，理解回复力是效果力而非独立存在的力。 2. 从瞬时状态出发，建立位移—速度—加速度—回复力—能量五者之间的动态联系网络。 教学方法与准备 教学方法 议题式教学法、情境探究法、合作探究法、讲授法 教具准备 弹簧振子装置、位移传感器、光电门计时器、多媒体课件、动画模拟软件、学生实验记录表 教学环节 教师活动 学生活动 情境导入 【5分钟】 一、创设真实情境：小球为何“停不下来”？ （一）、展示视频：弹簧振子自由振动全过程 播放一段高清晰度的弹簧振子实验视频，画面聚焦于一个质量为m的小球连接轻质弹簧，沿水平光滑轨道左右往复运动。镜头缓慢推进，清晰显示小球在A点（左端最大位移）、O点（平衡位置）、B点（右端最大位移）三个关键位置的状态。 引导语：同学们，请注意观察这个小球的运动———它被拉开后释放，却一直来回摆动，似乎永远也不会停下来。那么，是什么力量让它不断返回平衡位置？又是什么原因导致它的运动如此规则、对称？ 追问：如果我们将小球拉离O点一定距离后放手，它会立刻静止吗？为什么？ 预设回答：不会，因为有某种力把它拉回来。 教师回应：这种把物体拉回平衡位置的力，我们称之为“ ... ...