高二物理教案

2021-04-07 教案

　　寫一份優(yōu)秀教案是設(shè)計(jì)者教育思想、智慧、動(dòng)機(jī)、經(jīng)驗(yàn)、個(gè)性和教學(xué)藝術(shù)性的綜合體現(xiàn)。下面是小編為大家搜集整理出來的有關(guān)于高二物理教案范文，希望可以幫助到大家！

　　《庫侖定律》

　　【課題】人教版《普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書物理（選修3—1）》第一章第二節(jié)《庫侖定律》

　　【課時(shí)】1學(xué)時(shí)

　　【三維目標(biāo)】

　　知識(shí)與技能：

　　1、知道點(diǎn)電荷的概念，理解并掌握庫侖定律的含義及其表達(dá)式；

　　2、會(huì)用庫侖定律進(jìn)行有關(guān)的計(jì)算；

　　3、知道庫侖扭稱的原理。

　　過程與方法：

　　1、通過學(xué)習(xí)庫侖定律得出的過程，體驗(yàn)從猜想到驗(yàn)證、從定性到定量的科學(xué)探究過程，學(xué)會(huì)通過間接手段測量微小力的方法；

　　2、通過探究活動(dòng)培養(yǎng)學(xué)生觀察現(xiàn)象、分析結(jié)果及結(jié)合數(shù)學(xué)知識(shí)解決物理問題的研究方法。

　　情感、態(tài)度和價(jià)值觀：

　　1、通過對點(diǎn)電荷的研究，讓學(xué)生感受物理學(xué)研究中建立理想模型的重要意義；

　　2、通過靜電力和萬有引力的類比，讓學(xué)生體會(huì)到自然規(guī)律有其統(tǒng)一性和多樣性。

　　【教學(xué)重點(diǎn)】

　　1、建立庫侖定律的過程；

　　2、庫侖定律的應(yīng)用。

　　【教學(xué)難點(diǎn)】

　　庫侖定律的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證過程。

　　【教學(xué)方法】

　　實(shí)驗(yàn)探究法、交流討論法。

　　【教學(xué)過程和內(nèi)容】

　　<引入新課>同學(xué)們，通過前面的學(xué)習(xí)，我們知道“同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引”，這讓我們對電荷間作用力的方向有了一定的認(rèn)識(shí)。我們把電荷間的作用力叫做靜電力，那么靜電力的大小滿足什么規(guī)律呢？讓我們一起進(jìn)入本章第二節(jié)《庫侖定律》的學(xué)習(xí)。

　　<庫侖定律的發(fā)現(xiàn)>

　　活動(dòng)一：思考與猜想

　　同學(xué)們，電荷間的作用力是通過帶電體間的相互作用來表現(xiàn)的，

　　因此，我們應(yīng)該研究帶電體間的相互作用�？墒�，生活中帶電體的大小和形狀是多種多樣的，這就給我們尋找靜電力的規(guī)律帶來了麻煩。

　　早在300多年以前，偉大的牛頓在研究萬有引力的同時(shí)，就曾對帶電紙片的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行研究，可是由于帶電紙片太不規(guī)則，牛頓對靜電力的研究并未成功。

　　（問題1）大家對研究對象的選擇有什么好的建議嗎？

　　在靜電學(xué)的研究中，我們經(jīng)常使用的帶電體是球體。

　�。▎栴}2）帶電體間的作用力（靜電力）的大小與哪些因素有關(guān)呢？

　　請學(xué)生根據(jù)自己的生活經(jīng)驗(yàn)大膽猜想。

　　<定性探究>電荷間的作用力與影響因素的關(guān)系

　　實(shí)驗(yàn)表明：電荷間的作用力F隨電荷量q的增大而增大；隨距離r的增大而減小。

　�。ㄌ崾荆┪覀兊难芯康竭@里是否可以結(jié)束了？為什么？

　　這只是定性研究，應(yīng)該進(jìn)一步深入得到更準(zhǔn)確的定量關(guān)系。

　�。▎栴}3）靜電力F與r，q之間可能存在什么樣的定量關(guān)系？

　　你覺得哪種可能更大？為什么？（引導(dǎo)學(xué)生與萬有引力類比）

　　活動(dòng)二：設(shè)計(jì)與驗(yàn)證

　　<實(shí)驗(yàn)方法>

　　（問題4）研究F與r、q的定量關(guān)系應(yīng)該采用什么方法？

　　控制變量法——（1）保持q不變，驗(yàn)證F與r2的反比關(guān)系；

　�。�2）保持r不變，驗(yàn)證F與q的正比關(guān)系。

　　<實(shí)驗(yàn)可行性討論>、

　　困難一：F的測量（在這里F是一個(gè)很小的力，不能用彈簧測力計(jì)直接測量，你有什么辦法可以實(shí)現(xiàn)對F大小的間接測量嗎？）

　　困難二：q的測量（我們現(xiàn)在并不知道準(zhǔn)確測定帶電小球所帶的電量的方法，要研究F與q的定量關(guān)系，你有什么好的想法嗎？）

　　（思維啟發(fā)）有這樣一個(gè)事實(shí)：兩個(gè)相同的金屬小球，一個(gè)帶電、一個(gè)不帶電，互相接觸后，它們對相隔同樣距離的第三個(gè)帶電小球的作用力相等。

　　——這說明了什么？（說明球接觸后等分了電荷）

　�。ㄗ穯枺┈F(xiàn)在，你有什么想法了嗎？

　　<實(shí)驗(yàn)具體操作>定量驗(yàn)證

　　實(shí)驗(yàn)結(jié)論：兩個(gè)點(diǎn)電荷間的相互作用力，與它們的電荷量的乘積成正比，與它們距離的二次方成反比。

　　<得出庫侖定律>同學(xué)們，我們一起用了大約20分鐘得到的這個(gè)結(jié)論，其實(shí)在物理學(xué)發(fā)展史上，數(shù)位偉大的科學(xué)家用了近30年的時(shí)間得到的并以法國物理學(xué)家?guī)靵龅拿謥砻膸靵龆伞?/p>

　　啟示一：類比猜想的價(jià)值

　　讀過牛頓著作的人都可能推想到：凡是表現(xiàn)這種特性的相互作用都應(yīng)服從平方反比定律。這似乎用類比推理的方法就可以得到電荷間作用力的規(guī)律。正是這樣的類比，讓電磁學(xué)少走了許多彎路，形成了嚴(yán)密的定量規(guī)律。馬克·吐溫曾說“科學(xué)真是迷人，根據(jù)零星的事實(shí)，增添一點(diǎn)猜想，竟能贏得那么多的收獲！”�？茖W(xué)家以廣博的知識(shí)和深刻的洞察力為基礎(chǔ)進(jìn)行的猜想，才是最具有創(chuàng)造力的思維活動(dòng)。

　　然而，英國物理史學(xué)家丹皮爾也說“自然如不能被目證那就不能被征服！”

　　啟示二：實(shí)驗(yàn)的精妙

　　1785年庫侖在前人工作的基礎(chǔ)上，用自己設(shè)計(jì)的扭稱精確驗(yàn)證得到了庫侖定律。（庫侖扭稱實(shí)驗(yàn)的介紹：這個(gè)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)相當(dāng)巧妙。把微小力放大為力矩，將直接測量轉(zhuǎn)換為間接測量，從而得到靜電力的作用規(guī)律——庫侖定律。）

　　<講解庫侖定律>

　　1．內(nèi)容：真空中兩個(gè)靜止點(diǎn)電荷之間的相互作用力，與它們的電荷量的乘積成正比，與它們的距離的二次方成反比，作用力的方向在它們的連線上。

　　2．?dāng)?shù)學(xué)表達(dá)式：

　　（說明），叫做靜電力常量。

　　3．適用條件：（1）真空中（一般情況下，在空氣中也近似適用）；

　�。�2）靜止的；（3）點(diǎn)電荷。

　　（強(qiáng)調(diào)）庫侖定律的公式與萬有引力的公式在形式上盡管很相似，但仍是性質(zhì)不同的兩種力。我們來看下面的題目：

　　<達(dá)標(biāo)訓(xùn)練>

　　例題1：（通過定量計(jì)算，讓學(xué)生明確對于微觀帶電粒子，因?yàn)殪o電力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于萬有引力，所以我們往往忽略萬有引力。）

　　（過渡）兩個(gè)點(diǎn)電荷的靜電力我們會(huì)求解了，可如果存在三個(gè)電荷呢？

　�。ǔ星皢⒑螅﹥蓚€(gè)點(diǎn)電荷之間的作用力不因第三個(gè)點(diǎn)電荷的存在而有所改變。因此，多個(gè)點(diǎn)電荷對同一個(gè)點(diǎn)電荷的作用力等于各點(diǎn)電荷單獨(dú)對這個(gè)點(diǎn)電荷的作用力的矢量和。

　　例題2：（多個(gè)點(diǎn)電荷對同一點(diǎn)電荷作用力的疊加問題。一方面鞏固庫侖定律，另一方面，也為下一節(jié)電場強(qiáng)度的疊加做鋪墊。）

　�。ㄍ卣拐f明）庫侖定律是電磁學(xué)的基本定律之一。雖然給出的是點(diǎn)電荷間的靜電力，但是任何一個(gè)帶電體都可以看成是由許多點(diǎn)電荷組成的。所以，如果知道了帶電體的電荷分布，就可以根據(jù)庫侖定律和平行四邊形定則求出帶電體間靜電力的大小和方向了。而這正是庫侖定律的普遍意義。

　　<本堂小結(jié)>（略）

　　<課外拓展>

　　1、課本第8頁的“科學(xué)漫步”欄目，介紹的是靜電力的應(yīng)用。你還能了解更多的應(yīng)用嗎？

　　2、萬有引力與庫侖定律有相似的數(shù)學(xué)表達(dá)式，這似乎在預(yù)示著自然界的和諧統(tǒng)一。課后請同學(xué)查閱資料，了解自然界中的“四種基本相互作用”及統(tǒng)一場理論。

　　《氣體的等溫變化》

　　教學(xué)內(nèi)容：人教版的普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書選修3—3教材第八章氣體第一節(jié)氣體的等溫變化。

　　教學(xué)設(shè)計(jì)特點(diǎn)：突出物理規(guī)律形成的感性基礎(chǔ)和理性探索的有機(jī)結(jié)合；通過問題驅(qū)動(dòng)達(dá)成教目標(biāo)的有效實(shí)現(xiàn)；重視物理從生活中來最終回到生活中去。

　　1．教學(xué)目標(biāo)

　　1、1知識(shí)與技能

　�。�1）知道什么是等溫變化；

　�。�2）掌握玻意耳定律的內(nèi)容和公式；知道定律的適用條件。

　�。�3）理解等溫變化的.P—V圖象與P—1/V圖象的含義，增強(qiáng)運(yùn)用圖象表達(dá)物理規(guī)律的能力；

　　1、2過程與方法

　　帶領(lǐng)學(xué)生經(jīng)歷探究等溫變化規(guī)律的全過程，體驗(yàn)控制變量法以及實(shí)驗(yàn)中采集數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)的方法。

　　1、3情感、態(tài)度與價(jià)值觀

　　讓學(xué)生切身感受物理現(xiàn)象，注重物理表象的形成；用心感悟科學(xué)探索的基本思路，形成求實(shí)創(chuàng)新的科學(xué)作風(fēng)。

　　2、教學(xué)難點(diǎn)和重點(diǎn)

　　重點(diǎn)：讓學(xué)生經(jīng)歷探索未知規(guī)律的過程，掌握一定質(zhì)量的氣體在等溫變化時(shí)壓強(qiáng)與體積的關(guān)系，理解 p—V 圖象的物理意義。

　　難點(diǎn)：學(xué)生實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)；數(shù)據(jù)處理。

　　3、教具：

　　塑料管，乒乓球、熱水，氣球、透明玻璃缸、抽氣機(jī)，u型管，注射器，壓力計(jì)。

　　4、設(shè)計(jì)思路

　　學(xué)生在初中時(shí)就已經(jīng)有了固體、液體和氣體的概念，生活中也有熱脹冷縮的概念，但對于氣體的三個(gè)狀態(tài)參量之間有什么樣的關(guān)系是不清楚的。新課程理念要求我們，課堂應(yīng)該以學(xué)生為主體，強(qiáng)調(diào)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)，著重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力和實(shí)證精神。這節(jié)課首先通過做簡單的演示實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生明白氣體的質(zhì)量、溫度、體積和壓強(qiáng)這幾個(gè)物理量之間存在著密切的聯(lián)系；然后與學(xué)生一道討論實(shí)驗(yàn)方案，確定實(shí)驗(yàn)要點(diǎn)，接著師生一道實(shí)驗(yàn)操作，數(shù)據(jù)的處理，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論并深入討論，最后簡單應(yīng)用等溫變化規(guī)律解決實(shí)際問題。

　　5．教學(xué)流程：（略）

　　6．教學(xué)過程

　　6、l課題引入

　　演示實(shí)驗(yàn)：變形的乒乓球在熱水里恢復(fù)原狀

　　乒乓球里封閉了一定質(zhì)量的氣體，當(dāng)它的溫度升高，氣體的壓強(qiáng)就隨著增大，同時(shí)體積增大而恢復(fù)原狀。由此知道氣體的溫度、體積、壓強(qiáng)之間有相互制約的關(guān)系。本章我們研究氣體各狀態(tài)參量之間的關(guān)系。

　　對于氣體來說，壓強(qiáng)、體積、溫度與質(zhì)量之間存在著一定的關(guān)系。高中階段通常就用壓強(qiáng)、體積、溫度描述氣體的狀態(tài)，叫做氣體的三個(gè)狀態(tài)參量。對于一定質(zhì)量的氣體當(dāng)它的三個(gè)狀態(tài)參量都不變時(shí)，我們就說氣體處于某一確定的狀態(tài)；當(dāng)一個(gè)狀態(tài)參量發(fā)生變化時(shí)，就會(huì)引起其他狀態(tài)參量發(fā)生變化，我們就說氣體發(fā)生了狀態(tài)變化。這一章我們的主要任務(wù)就是研究氣體狀態(tài)變化的規(guī)律。

　　出示課題：第八章氣體

　　師問：同時(shí)研究三個(gè)及三個(gè)以上物理量的關(guān)系，我們要用什么方法呢？請舉例說明。

　　生：控制變量法

　　比如要研究壓強(qiáng)與體積之間的關(guān)系，需要保持質(zhì)量和溫度不變，再如要研究氣體壓強(qiáng)與溫度之間的關(guān)系，需要保持質(zhì)量和體積不變。

　　師：我們這節(jié)課首先研究氣體的壓強(qiáng)和體積的變化關(guān)系。

　　我們把溫度和質(zhì)量不變時(shí)氣體的壓強(qiáng)隨體積的變化關(guān)系叫做等溫變化。出示本節(jié)課題：

　　第一節(jié) 氣體的等溫變化

　　6、2 新課進(jìn)行

　　一、實(shí)驗(yàn)探究

　　1、學(xué)生體驗(yàn)壓強(qiáng)與體積的關(guān)系得出定性結(jié)論

　　全體同學(xué)體驗(yàn)：每個(gè)同學(xué)用力在口腔中摒住一口氣，然后用手去壓臉頰，你會(huì)怎么樣，思考為什么？

　　小組體驗(yàn)：每桌同學(xué)用一只小的注射器體驗(yàn)：一個(gè)同學(xué)用手指頭封閉一定質(zhì)量的氣體，另一個(gè)同學(xué)緩慢壓縮氣體，體積減小時(shí)第一個(gè)同學(xué)的手指有什么感覺，說明什么呢？反之當(dāng)我們拉動(dòng)活塞增大氣體體積時(shí)，手指有什么感覺，說明什么呢？要求學(xué)生體驗(yàn)并說出自己的感覺和結(jié)論（即壓縮氣體，體積減小，壓強(qiáng)增大；反之，體積增大壓強(qiáng)減�。�

　　2、猜想

　　引導(dǎo)學(xué)生猜想：我們猜想：在一般情況下，一定質(zhì)量的氣體當(dāng)溫度不變時(shí)，氣體的壓強(qiáng)和體積之間可能有什么定量關(guān)系呢？

　　學(xué)生：壓強(qiáng)與體積成反比例關(guān)系（從最簡單的定量關(guān)系做起）

　　師：一定質(zhì)量的氣體在發(fā)生等溫變化時(shí)壓強(qiáng)與體積是否是成反比例的關(guān)系，需要我們進(jìn)一步研究、這節(jié)課我們用實(shí)驗(yàn)探究這一課題。

　　3、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：

　�。�1）實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：

　　首先，要求學(xué)生完整的復(fù)述我們的實(shí)驗(yàn)?zāi)康模禾骄恳欢ㄙ|(zhì)量的氣體在溫度不變情況下壓強(qiáng)與體積之間的定量關(guān)系、

　　要求學(xué)生根據(jù)放在桌上的器材，思考試驗(yàn)方案，并思考以下幾個(gè)問題：

　　問題1：本實(shí)驗(yàn)的研究對象是什么？如何取一定質(zhì)量的氣體？實(shí)驗(yàn)條件是什么？如何實(shí)現(xiàn)這一條件？

　　學(xué)生討論回答：研究對象是一定質(zhì)量的氣體，用活塞封閉一定質(zhì)量的氣體在注射器內(nèi)以獲取，實(shí)驗(yàn)條件是氣體質(zhì)量不變，氣體溫度不變；活塞加油增加密閉性，推拉活塞改變體積和壓強(qiáng)；不用手握注射器；緩慢推拉活塞，穩(wěn)定后再讀數(shù)。

　�。ɑ蛘哂衅渌膶�(shí)驗(yàn)方案）

　　問題2：數(shù)據(jù)收集本實(shí)驗(yàn)中應(yīng)該要收集哪些數(shù)據(jù)？用什么方法測量？

　　學(xué)生：要收集氣體的不同壓強(qiáng)和體積，用氣壓計(jì)可以測量壓強(qiáng)，注射器上面的讀數(shù)可以得到體積。

　　問題3：數(shù)據(jù)處理怎樣處理上述數(shù)據(jù)才能得到等溫條件下壓強(qiáng)與體積之間的正確關(guān)系呢？（學(xué)生討論并回答）

　　學(xué)生：常用數(shù)據(jù)處理辦法有計(jì)算法，圖象法等。

　　老師：能不能說得更具體一點(diǎn)呢？

　　學(xué)生：就是先把V和P乘起來，看看各組的乘積是否相等（或者近似相等），從而得到結(jié)論；圖像法就是以V為橫坐標(biāo)，P為縱坐標(biāo)，在用描點(diǎn)作圖法，把得到的數(shù)據(jù)作到坐標(biāo)系中，再連線，看圖像的特點(diǎn)，從而得到兩者的定量關(guān)系。

　　再讓一個(gè)學(xué)生把我們剛才分析得到的比較好的實(shí)驗(yàn)方法再復(fù)述，然后師生互助完成實(shí)驗(yàn)。

　　2、實(shí)驗(yàn)過程：

　　師生共同完成實(shí)驗(yàn)：老師推、拉活塞，一名學(xué)生讀取數(shù)據(jù)，另一名學(xué)生設(shè)計(jì)記錄表格并記錄數(shù)據(jù)。

　　數(shù)據(jù)處理：①簡單計(jì)算找壓強(qiáng)和體積之間的關(guān)系

　�、趯W(xué)生描繪圖象（提示作P—V圖像）能否得出結(jié)論？

　　總結(jié)提問：各小組是如何處理數(shù)據(jù)的，結(jié)論如何？（實(shí)物投影展示）

　　問題4：若P—V圖象為雙曲線的一支，則能說明P與V成反比。但能否確定我們做出就一定是是雙曲線的一支呢？（還是猜測）我們怎樣進(jìn)一步P和V之間的關(guān)系呢？

　　教師：有一種思想叫做轉(zhuǎn)化的思想。若P—V圖象為一雙曲線，那么P—1/V圖象是什么樣子？（過原點(diǎn)的一條直線）那我們就再作一條P—1/V圖象看看吧！

　�。◣煟┯�(jì)算機(jī)擬合：把P—V圖象轉(zhuǎn)化為P—1/V圖象。我們看到一定質(zhì)量的氣體，在溫度不變的情況下，P—1/V圖象是一條（幾乎）過原點(diǎn)的直線，表明壓強(qiáng)與體積成反比。

　　（三）實(shí)驗(yàn)結(jié)論：在誤差允許的范圍內(nèi)，一定質(zhì)量的氣體在溫度不變的條件下壓強(qiáng)與體積成反比。（學(xué)生敘述）

　　師：大家看到我們作出來的這條直線，還不是很準(zhǔn)確，大家可以分析在實(shí)驗(yàn)過程中有哪些地方可能引起實(shí)驗(yàn)誤差？

　　學(xué)生討論分析產(chǎn)生誤差的原因、

　　早在17世紀(jì)，英國科學(xué)家玻意耳和法國科學(xué)家馬略特分別通過更嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)研究得出了這個(gè)結(jié)論，被稱為玻意耳定律。

　　二、玻意耳定律

　　1、內(nèi)容：一定質(zhì)量的某種氣體，在溫度不變的條件下壓強(qiáng)P與體積V成反比。

　　2、公式：PV=C（常量）或P1V1=P2V2（其中P1V1和 P2V2分別為氣體在兩個(gè)狀態(tài)下的壓強(qiáng)和體積）

　　3、圖象：P—1/V圖象：過原點(diǎn)的直線——等溫線

　　P—V圖象：雙曲線的一支——等溫線

　　三、拓展思考

　　問題5：在同一溫度下，取不同質(zhì)量的同種氣體為研究對象， PV乘積C一樣嗎？即對不同的氣體，C是一個(gè)普適常量嗎？（學(xué)生思考不能求解或回答不一樣）

　　師問：怎樣才能得到正確的結(jié)果呢？（猜想—實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證）

　　學(xué)生：改變氣體的質(zhì)量用同樣的方法重新測量，測量數(shù)據(jù)記錄在同一表格中，通過簡單的計(jì)算就能得到結(jié)果。

　　結(jié)論：不一樣。質(zhì)量越大，PV乘積越大。P—V圖象離坐標(biāo)軸越遠(yuǎn)，P—1/V圖象斜率越大。

　　問題6：取相同質(zhì)量的同種氣體，在不同溫度下，作出的P—V圖象是否一樣？（學(xué)生猜想——驗(yàn)證）

　　結(jié)論：不一樣。溫度較高時(shí)，PV乘積較大，P—V圖象離坐標(biāo)軸越遠(yuǎn)，P—1/V圖象斜率較大。

　　四、玻意耳定律的應(yīng)用之定性解釋：

　　問題一：氣球漲大視頻。學(xué)生分析。

　　問題二：小實(shí)驗(yàn)。裝水的瓶子下有小洞，當(dāng)蓋子打開時(shí)水會(huì)噴出，然后合上蓋子則水就不會(huì)持續(xù)地流出了。

　　解釋：蓋子打開時(shí)，小孔上方的壓強(qiáng)始終大于外面的壓強(qiáng)，所以水會(huì)噴出，當(dāng)蓋子蓋上時(shí)，水的上方被封閉了一定質(zhì)量的氣體，當(dāng)有水流出后，瓶中空氣的體積變大，根據(jù)波意耳定律壓強(qiáng)變小，當(dāng)孔上方壓強(qiáng)小于外部大氣壓時(shí)，水就流不出去了。

　　五．課堂小結(jié)

　　1、方法 ①研究多變量問題時(shí)用控制變量法

　�、趯�(shí)驗(yàn)探究方法：猜想——驗(yàn)證——進(jìn)一步猜想——再驗(yàn)證——得到結(jié)論

　　2、知識(shí) 玻意耳定律：一定質(zhì)量的某種氣體，在溫度不變的條件下壓強(qiáng)P與體積V成反比。

　　六．教學(xué)后記：

　　1．課堂上讓學(xué)生從自身體驗(yàn)開始，充分參與科學(xué)探究的全過程，熟悉科學(xué)探究未知世界的一般流程，并堅(jiān)持滲透實(shí)事求是和精益求精的科學(xué)精神。

　　2．教學(xué)中對應(yīng)用數(shù)學(xué)方法處理物理數(shù)據(jù)，從而得出簡潔的物理學(xué)規(guī)律的過程，讓學(xué)生多練習(xí)多體驗(yàn)，以使學(xué)生真正掌握，并且多給時(shí)間讓學(xué)生從圖像中找出規(guī)律，以提高學(xué)生認(rèn)識(shí)圖像與應(yīng)用圖像分析問題的能力。

　　3．教學(xué)中學(xué)生參與小實(shí)驗(yàn)及視頻材料能很好地吸引學(xué)生的注意力，提高教學(xué)的有效性。

　　4、物理來源于社會(huì)生活實(shí)踐，反之也能解釋自然界及生活和生產(chǎn)中的相關(guān)現(xiàn)象，有效杜絕物理和生活相脫節(jié)的現(xiàn)象發(fā)生、也有利于學(xué)生正確物理觀的形成。

　　《簡諧運(yùn)動(dòng)的描述》

　　1、理解振幅、周期和頻率的概念，知道全振動(dòng)的含義。

　　2、了解初相位和相位差的概念，理解相位的物理意義。

　　3、了解簡諧運(yùn)動(dòng)位移方程中各量的物理意義，能依據(jù)振動(dòng)方程描繪振動(dòng)圖象。

　　4、理解簡諧運(yùn)動(dòng)圖象的物理意義，會(huì)根據(jù)振動(dòng)圖象判斷振幅、周期和頻率等。

　　重點(diǎn)難點(diǎn)：對簡諧運(yùn)動(dòng)的振幅、周期、頻率、全振動(dòng)等概念的理解，相位的物理意義。

　　教學(xué)建議：本節(jié)課以彈簧振子為例，在觀察其振動(dòng)過程中位移變化的周期性、振動(dòng)快慢的特點(diǎn)時(shí)，引入描繪簡諧運(yùn)動(dòng)的物理量（振幅、周期和頻率），再通過單擺實(shí)驗(yàn)引出相位的概念，最后對比前一節(jié)得出的圖象和數(shù)學(xué)表達(dá)式，進(jìn)一步體會(huì)這些物理量的含義。本節(jié)要特別注意相位的概念。

　　導(dǎo)入新課：你有喜歡的歌手嗎？我們常常在聽歌時(shí)會(huì)評價(jià)，歌手韓紅的音域?qū)拸V，音色嘹亮圓潤;歌手王心凌的聲音甜美;歌手李宇春的音色沙啞，獨(dú)具個(gè)性……但同樣的歌曲由大多數(shù)普通人唱出來，卻常常顯得干巴且單調(diào)，為什么呢？這些是由音色決定的，而音色又與頻率等有關(guān)。

　　1、描述簡諧運(yùn)動(dòng)的物理量

　　（1）振幅

　　振幅是振動(dòng)物體離開平衡位置的①最大距離。振幅的②兩倍表示的是振動(dòng)的物體運(yùn)動(dòng)范圍的大小。

　�。�2）全振動(dòng)

　　振子以相同的速度相繼通過同一位置所經(jīng)歷的過程稱為③全振動(dòng)，這一過程是一個(gè)完整的振動(dòng)過程，振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)在這一振動(dòng)過程中通過的路程等于④4倍的振幅。

　�。�3）周期和頻率

　　做簡諧運(yùn)動(dòng)的物體，完成⑤全振動(dòng)的時(shí)間，叫作振動(dòng)的周期;單位時(shí)間內(nèi)完成⑥全振動(dòng)的次數(shù)叫作振動(dòng)的頻率。在國際單位制中，周期的單位是⑦秒，頻率的單位是⑧赫茲。用T表示周期，用f表示頻率，則周期和頻率的關(guān)系是⑨f=。

　�。�4）相位

　　在物理學(xué)中，我們用不同的⑩相位來描述周期性運(yùn)動(dòng)在各個(gè)時(shí)刻所處的不同狀態(tài)。

　　2、簡諧運(yùn)動(dòng)的表達(dá)式

　　（1）根據(jù)數(shù)學(xué)知識(shí)，xOy坐標(biāo)系中正弦函數(shù)圖象的表達(dá)式為 y=Asin（ωx+φ）。

　�。�2）簡諧運(yùn)動(dòng)中的位移（x）與時(shí)間（t）關(guān)系的表達(dá)式為 x=Asin（ωt +φ），其中 A代表簡諧運(yùn)動(dòng)的振幅， ω叫作簡諧運(yùn)動(dòng)的“圓頻率”， ωt+φ代表相位。

　　1、彈簧振子的運(yùn)動(dòng)范圍與振幅是什么關(guān)系？

　　解答：彈簧振子的運(yùn)動(dòng)范圍是振幅的兩倍。

　　2、周期與頻率是簡諧運(yùn)動(dòng)特有的概念嗎？

　　解答：不是。描述任何周期性過程，都可以用這兩個(gè)概念。

　　3、如果兩個(gè)振動(dòng)存在相位差，它們振動(dòng)步調(diào)是否相同？

　　解答：不同。

　　主題1：振幅

　　問題：（1）同一面鼓，用較大的力敲鼓面和用較小的力敲鼓面，鼓面的振動(dòng)有什么不同？聽上去感覺有什么不同？

　�。�2）根據(jù)（1）中問題思考振幅的物理意義是什么？

　　解答：（1）用較大的力敲，鼓面的振動(dòng)幅度較大，聽上去聲音大;反之，用較小的力敲，鼓面的振動(dòng)幅度較小，聽上去聲音小。

　�。�2）振幅是描述振動(dòng)強(qiáng)弱的物理量，振幅的大小對應(yīng)著物體振動(dòng)的強(qiáng)弱。

　　知識(shí)鏈接：簡諧運(yùn)動(dòng)的振幅是物體離開平衡位置的最大距離，是標(biāo)量，表示振動(dòng)的強(qiáng)弱和能量，它不同于簡諧運(yùn)動(dòng)的位移。

　　主題2：全振動(dòng)、周期和頻率

　　問題：（1）觀察課本“彈簧振子的簡諧運(yùn)動(dòng)”示意圖，振子從P0開始向左運(yùn)動(dòng)，怎樣才算完成了全振動(dòng)？列出振子依次通過圖中所標(biāo)的點(diǎn)。

　�。�2）閱讀課本，思考并回答下列問題：周期和頻率與計(jì)時(shí)起點(diǎn)（或位移起點(diǎn)）有關(guān)嗎？頻率越大，物體振動(dòng)越快還是越慢？振子在一個(gè)周期內(nèi)通過的路程和位移分別是多少？

　�。�3）完成課本“做一做”，猜想彈簧振子的振動(dòng)周期可能由哪些因素決定？假如我們能看清楚振子的整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程，那么從什么位置開始計(jì)時(shí)才能更準(zhǔn)確地測量振動(dòng)的周期？為什么？

　　解答：（1）振子從P0出發(fā)后依次通過O、M'、O、P0、M、P0的過程，就是全振動(dòng)。

　�。�2）周期和頻率與計(jì)時(shí)起點(diǎn)（或位移起點(diǎn)）無關(guān);頻率越大，周期越小，表示物體振動(dòng)得越快。振子在一個(gè)周期內(nèi)通過的路程是4倍的振幅，而在一個(gè)周期內(nèi)的位移是零。

　�。�3）影響彈簧振子周期的因素可能有振子的質(zhì)量、彈簧的勁度系數(shù)等;從振子經(jīng)過平衡位置時(shí)開始計(jì)時(shí)能更準(zhǔn)確地測量振動(dòng)周期，因?yàn)檎褡咏?jīng)過平衡位置時(shí)速度最大，這樣計(jì)時(shí)的誤差最小。

　　知識(shí)鏈接：完成全振動(dòng)，振動(dòng)物體的位移和速度都回到原值（包括大小和方向），振動(dòng)物體的路程是振幅的4倍。

　　主題3：簡諧運(yùn)動(dòng)的表達(dá)式

　　問題：閱讀課本有關(guān)“簡諧運(yùn)動(dòng)的表達(dá)式”的內(nèi)容，討論下列問題。

　　（1）一個(gè)物體運(yùn)動(dòng)時(shí)其相位變化多少就意味著完成了全振動(dòng)？

　　（2）若采用國際單位，簡諧運(yùn)動(dòng)中的位移（x）與時(shí)間（t）關(guān)系的表達(dá)式x=Asin（ωt+φ）中ωt+φ的單位是什么？

　�。�3）甲和乙兩個(gè)簡諧運(yùn)動(dòng)的頻率相同，相位差為，這意味著什么？

　　解答：（1）相位每增加2π就意味著完成了全振動(dòng)。

　　（2）ωt+φ的單位是弧度。

　　（3）甲和乙兩個(gè)簡諧運(yùn)動(dòng)的相位差為，意味著乙（甲）總是比甲（乙）滯后個(gè)周期或次全振動(dòng)。

　　知識(shí)鏈接：頻率相同的兩個(gè)簡諧運(yùn)動(dòng)，相位差為0稱為“同相”，振動(dòng)步調(diào)相同;相位差為π稱為“反相”，振動(dòng)步調(diào)相反。

　　1、（考查對全振動(dòng)的理解）如圖所示，彈簧振子以O(shè)為平衡位置在B、C間做簡諧運(yùn)動(dòng)，則（）。

　　A、從B→O→C為全振動(dòng)

　　B、從O→B→O→C為全振動(dòng)

　　C、從C→O→B→O→C為全振動(dòng)

　　D、從D→C→O→B→O為全振動(dòng)

　　【解析】選項(xiàng)A對應(yīng)過程的路程為2倍的振幅，選項(xiàng)B對應(yīng)過程的路程為3倍的振幅，選項(xiàng)C對應(yīng)過程的路程為4倍的振幅，選項(xiàng)D對應(yīng)過程的路程大于3倍的振幅，又小于4倍的振幅，因此選項(xiàng)A、B、D均錯(cuò)誤，選項(xiàng)C正確。

　　【答案】C

　　【點(diǎn)評】要理解全振動(dòng)的概念，只有振動(dòng)物體的位移與速度第同時(shí)恢復(fù)到原值，才是完成全振動(dòng)。

　　2、（考查簡諧運(yùn)動(dòng)的振幅和周期）周期為T=2 s的簡諧運(yùn)動(dòng)，在半分鐘內(nèi)通過的路程是60 cm，則在此時(shí)間內(nèi)振子經(jīng)過平衡位置的次數(shù)和振子的振幅分別為（）。

　　A、15次，2 cm B、30次，1 cm

　　C、15次，1 cm D、60次，2 cm

　　【解析】振子完成全振動(dòng)經(jīng)過軌跡上每個(gè)位置兩次（除最大位移處外），而每次全振動(dòng)振子通過的路程為4個(gè)振幅。

　　【答案】B

　　【點(diǎn)評】一個(gè)周期經(jīng)過平衡位置兩次，路程是振幅的4倍。

　　3、圖示為質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象，下列判斷中正確的是（）。

　　A、質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)周期是8 s

　　B、振幅是4 cm

　　C、4 s末質(zhì)點(diǎn)的速度為負(fù)，加速度為零

　　D、10 s末質(zhì)點(diǎn)的加速度為正，速度為零

　　【解析】由振動(dòng)圖象可得，質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)周期為8 s，A對;振幅為2 cm，B錯(cuò);4 s末質(zhì)點(diǎn)經(jīng)平衡位置向負(fù)方向運(yùn)動(dòng)，速度為負(fù)向最大，加速度為零，C對;10 s末質(zhì)點(diǎn)在正的最大位移處，加速度為負(fù)值，速度為零，D錯(cuò)。

　　【答案】AC

　　【點(diǎn)評】由振動(dòng)圖象可以直接讀出周期與振幅，可以判斷各個(gè)時(shí)刻的速度方向與加速度方向。

　　4、（考查簡諧運(yùn)動(dòng)的表達(dá)式）兩個(gè)簡諧運(yùn)動(dòng)分別為x1=4asin（4πbt+π）和x2=2asin（4πbt+π），求它們的振幅之比、各自的頻率，以及它們的相位差。

　　【解析】根據(jù)x=Asin（ωt+φ）得：A1=4a，A2=2a，故振幅之比 = =2

　　由ω=4πb及ω=2πf得：二者的頻率都為f=2b

　　它們的相位差：（4πbt+π）—（4πbt+π）=π，兩物體的振動(dòng)情況始終反相。

　　【答案】2∶1 2b 2b π

　　【點(diǎn)評】要能根據(jù)簡諧運(yùn)動(dòng)的表達(dá)式得出振幅、頻率、相位。

　　拓展一：簡諧運(yùn)動(dòng)的表達(dá)式

　　1、某做簡諧運(yùn)動(dòng)的物體，其位移與時(shí)間的變化關(guān)系式為x=10sin 5πt cm，則：

　�。�1）物體的振幅為多少？

　�。�2）物體振動(dòng)的頻率為多少？

　�。�3）在時(shí)間t=0、1 s時(shí)，物體的位移是多少？

　�。�4）畫出該物體簡諧運(yùn)動(dòng)的圖象。

　　【分析】簡諧運(yùn)動(dòng)位移與時(shí)間的變化關(guān)系式就是簡諧運(yùn)動(dòng)的表達(dá)式，將它與教材上的簡諧運(yùn)動(dòng)表達(dá)式進(jìn)行對比即可得出相應(yīng)的物理量。

　　【解析】簡諧運(yùn)動(dòng)的表達(dá)式x=Asin（ωt+φ），比較題中所給表達(dá)式x=10sin 5πt cm可知：

　�。�1）振幅A=10 cm。

　　（2）物體振動(dòng)的頻率f= = Hz=2、5 Hz。

　�。�3）t=0、1 s時(shí)位移x=10sin（5π×0、1） cm=10 cm。

　�。�4）該物體簡諧運(yùn)動(dòng)的周期T==0、4 s，簡諧運(yùn)動(dòng)圖象如圖所示。

　　【答案】（1）10 cm （2）2、5 Hz （3）10 cm （4）如圖所示

　　【點(diǎn)撥】在解答簡諧運(yùn)動(dòng)表達(dá)式的題目時(shí)要注意和標(biāo)準(zhǔn)表達(dá)式進(jìn)行比較，知道A、ω、φ各物理量所代表的意義，還要能和振動(dòng)圖象結(jié)合起來。

　　拓展二：簡諧振動(dòng)的周期性和對稱性

　　甲

　　2、如圖甲所示，彈簧振子以O(shè)點(diǎn)為平衡位置做簡諧運(yùn)動(dòng)，從O點(diǎn)開始計(jì)時(shí)，振子第到達(dá)M點(diǎn)用了0、3 s的時(shí)間，又經(jīng)過0、2 s第二次通過M點(diǎn)，則振子第三次通過M點(diǎn)還要經(jīng)過的時(shí)間可能是（）。

　　A、 s B、 s C、1、4 s D、1、6 s

　　【分析】題目中只說從O點(diǎn)開始計(jì)時(shí)，并沒說明從O點(diǎn)向哪個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，它可能直接向M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，也可能向遠(yuǎn)離M點(diǎn)的方向運(yùn)動(dòng)，所以本題可能的選項(xiàng)有兩個(gè)。

　　乙

　　【解析】如圖乙所示，根據(jù)題意可知振子的運(yùn)動(dòng)有兩種可能性，設(shè)t1=0、3 s，t2=0、2 s

　　第一種可能性：=t1+=（0、3+ ） s=0、4 s，即T=1、6 s

　　所以振子第三次通過M點(diǎn)還要經(jīng)過的時(shí)間t3=+2t1=（0、8+2×0、3） s=1、4 s

　　第二種可能性：t1—+=，即T= s

　　所以振子第三次通過M點(diǎn)還要經(jīng)過的時(shí)間t3=t1+（t1—）=（2×0、3— ） s= s。

　　【答案】AC

　　【點(diǎn)撥】解答這類題目的關(guān)鍵是理解簡諧運(yùn)動(dòng)的對稱性和周期性。明確振子往復(fù)通過同一點(diǎn)時(shí)，速度大小相等、方向相反;通過關(guān)于平衡位置對稱的兩點(diǎn)時(shí)，速度大小相等、方向相同或相反;往復(fù)通過同一段距離或通過關(guān)于平衡位置對稱的兩段距離時(shí)所用時(shí)間相等。另外要注意，因?yàn)檎褡诱駝?dòng)的周期性和對稱性會(huì)造成問題的多解，所以求解時(shí)別漏掉了其他可能出現(xiàn)的情況。