孫天河　鄒敏

摘要：簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)是高中物理教學(xué)中的一個(gè)難點(diǎn)。突破這一難點(diǎn)的關(guān)鍵是教學(xué)過程中物理科學(xué)研究方法優(yōu)化與整合。文章分析了簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)這節(jié)課的教學(xué)特點(diǎn)及教學(xué)中物理科學(xué)研究方法的優(yōu)化與整合，以促進(jìn)課堂的有效教學(xué)，提高物理教學(xué)的質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)；物理教學(xué)；物理方法

簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)是高中物理力學(xué)中最復(fù)雜的一種運(yùn)動(dòng)，是高中物理教學(xué)的一個(gè)難點(diǎn)。突破這一難點(diǎn)的關(guān)鍵是教學(xué)過程中物理科學(xué)研究方法的優(yōu)化與整合，筆者結(jié)合自己的教學(xué)實(shí)踐，談?wù)剬?duì)上述問題看法。

1 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的教學(xué)特點(diǎn)

11 課程的綜合性強(qiáng)

簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的教學(xué)是在學(xué)生學(xué)完了運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)及功和和能的知識(shí)的基礎(chǔ)上展開的，而且既有概念教學(xué)又有規(guī)律教學(xué)，課程的綜合性強(qiáng)。

12 涉及的物理科學(xué)研究方法多

教學(xué)中既有實(shí)驗(yàn)觀察和理論分析，也有理想模型法，還要用到數(shù)學(xué)方法來表示物理問題，所涉及的物理科學(xué)研究方法多。

13 知識(shí)應(yīng)用廣泛

機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波是一種比較復(fù)雜的機(jī)械運(yùn)動(dòng)形式，對(duì)它的研究為學(xué)生以后學(xué)習(xí)電磁振蕩、電磁波和光的本性奠定了知識(shí)基礎(chǔ)。此外，機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波的知識(shí)與人們的日常生活，生產(chǎn)技術(shù)和科學(xué)研究有著密切的關(guān)系，而簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)是學(xué)習(xí)機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波的基礎(chǔ)，所以簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的知識(shí)應(yīng)用廣泛。

2 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)教學(xué)中物理方法的優(yōu)化與整合

讓學(xué)生掌握物理科學(xué)研究方法是中學(xué)物理教學(xué)的主要目標(biāo)之一。物理科學(xué)研究方法滲透到了簡(jiǎn)諧振動(dòng)教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)，貫穿了其整個(gè)教學(xué)過程。

21 在概念建立中物理科學(xué)研究方法的優(yōu)化與整合

在簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)教學(xué)中，教師首先要讓學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)觀察分組討論，然后他總結(jié)歸納出機(jī)構(gòu)振動(dòng)的定義。教師可指導(dǎo)學(xué)生觀察演示實(shí)驗(yàn)：（1）一端固定的鋼板尺的振動(dòng)[見圖1（a）]；（2）單擺的振動(dòng)[見圖1（b）]；（3）彈簧振子的振動(dòng)[見圖1（c）（d）]；（4）穿在橡皮繩上的塑料球的小球的振動(dòng)[見圖1（e）]

分組討論觀察的結(jié)果，找出幾個(gè)實(shí)驗(yàn)中運(yùn)動(dòng)物體運(yùn)動(dòng)的共同點(diǎn)，總結(jié)出機(jī)械振動(dòng)的定義。おおお

其次，演示水平彈簧振子的振動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)彈簧振子，由此使學(xué)生建立起彈簧振子理想化的物理模型（小球和水平桿之間的摩擦力可以忽略不計(jì)，彈簧的質(zhì)量比小球的質(zhì)量小得多，也可以忽略不計(jì)）。教師通過對(duì)彈簧振子的受力分析，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到在理想狀態(tài)下振子只受彈簧的彈力作用，引導(dǎo)學(xué)生理解使振子做往復(fù)振動(dòng)的力是彈簧的彈力，彈力的方法及其和平衡位置的關(guān)系，從而引出回復(fù)力的概念，并啟發(fā)學(xué)生回憶已學(xué)過的胡克定律，得出回復(fù)力和小球相對(duì)于平衡位置的位移的關(guān)系式：F=-kx，從而得出簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的定義。

在建立機(jī)械振動(dòng)和簡(jiǎn)諧振動(dòng)這兩個(gè)概念的過程中，學(xué)生學(xué)習(xí)了實(shí)驗(yàn)觀察的方法，利用分析、比較、綜合、歸納抽象出物理概念的邏輯思維方法，還認(rèn)識(shí)了物理學(xué)研究中的理想模型法。

22 物理科學(xué)研究方法在規(guī)律探究中的優(yōu)化與整合

221 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的規(guī)律探究

在學(xué)習(xí)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的時(shí)候，由于前概念的影響，學(xué)生思維往往具有單一性和定勢(shì)性，他們習(xí)慣于分析恒力作用下物體的單程運(yùn)動(dòng)，對(duì)變力作用下來回運(yùn)動(dòng)的振動(dòng)過程中的多量分析會(huì)感到比較困難，所以應(yīng)用運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)的知識(shí)分析簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)中的位移、回復(fù)力、加速度和速度的變化規(guī)律是教學(xué)的難點(diǎn)。教師可借助多媒體課件，演示彈簧振子完成一次全振動(dòng)的過程，然后應(yīng)用胡克定律、運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)的知識(shí)分析出簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)中位移、回復(fù)力、加速度的變化規(guī)律，并將其結(jié)果填在表格中。最后，教師引導(dǎo)學(xué)生通過對(duì)表格的整體分析，定性了解各物理量的變化規(guī)律，從而突破教學(xué)中的難點(diǎn)。

222 探究簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的位移圖象——振動(dòng)圖象

師生一起通過實(shí)驗(yàn)探究得出簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的位移圖象，使學(xué)生對(duì)振動(dòng)圖象有一定的感性認(rèn)識(shí)。例如，教師可用細(xì)紅拴住裝滿水的礦泉水瓶口做成單擺，并將其底部戳個(gè)小孔，手提細(xì)紅，使其在豎直平面內(nèi)做簡(jiǎn)諧振動(dòng)。同時(shí)，提細(xì)線的人沿垂直于單擺的振動(dòng)平面方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則水在地面上灑下的圖形就是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的位移圖象。最后得出結(jié)論：簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的位移圖象是正弦或余弦曲線。最后教師讓學(xué)生通過建立坐標(biāo)系，畫出簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的位移—時(shí)間圖象來深入理解簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的位移圖像的物理意義。

在簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的規(guī)律探究中，學(xué)生認(rèn)識(shí)了利用現(xiàn)代技術(shù)手段分析處理物理問題的方法，培養(yǎng)了自身的分析能力、推理能力和綜合歸納能力。在認(rèn)識(shí)簡(jiǎn)諧振動(dòng)的圖象的教學(xué)中，學(xué)生學(xué)會(huì)了簡(jiǎn)諧振動(dòng)的圖象的畫法，學(xué)習(xí)了用數(shù)學(xué)知識(shí)表示物理問題的方法。

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