跨学科主题学习名称:简谐运动中的数学模型(第 2 课时)


教学设计:

学习任务:

1、由第一课时的弹簧振子实验得到简谐运动的概念。

1、通过传感器和计算机描绘简谐运动的图像。

2、写出简谐运动的位移时间表达式,培养学生的观察、概括能力;

3、通过简谐运动相关物理量的学习,培养学生分析、推理能力。

学习目标:

1、知道简谐运动图像是正弦曲线。

2、分析简谐运动中物理量和正弦函数中数学量之间的关系

3、抽象出简谐运动的函数模型。

教学重点:知道简谐运动的图像是一条正弦曲线,明确图像的物理意义。

教学难点:简谐运动中的物理量和正弦函数中数学量之间的关系。

学情分析:

通过第一课时的学习,学生已经知道弹簧振子是理想化的简谐运动模型。在第一课时学生已经回顾了正弦曲线的有关知识,第二课时就是根据简谐运动的概念描述简谐运动的物理量和正弦曲线的数学量之间的关系。对于重点班学生,虽然已经学习了正弦型函数的振幅,相位,周期,但学过时间较长,学生存在知识遗忘,因此依然需要不断的回顾旧知识,所以这节课既是物理新授课也是数学的复习课和应用课。

教学过程:

任务 1:

设计意图:

使学生进一步理解简谐运动的概念并巩固正弦函数的图像和性质。

学生活动:

1、由第一课时的弹簧振子实验得到简谐运动的概念。

2、利用传感器和计算机描绘简谐运动的图像。

3、小组合作讨论简谐运动的各个物理量和数学量的关系。

教师组织:

1、用传感器和计算机描绘简谐运动的图像,

2、描述简谐运动的物理量并引导学生思考简谐运动物理量和正弦曲线数学量的关系。

学业要求:

1、熟知正弦函数的图像和性质。

2、能够描写简谐运动的位移时间图像。

任务 2:

设计意图:

    根据简谐运动中物理量和数学量的关系,得到简谐运动的表达式,进一步加深对正弦曲线的性质和简谐运动概念的理解。

学生活动:

    小组合作探究,根据正弦曲线振幅,周期和相位的概念与简谐运动物理量对比,得出简谐运动的数学表达式。

教师组织:

      组织学生进行小组合作研究,对比简谐运动表达式中的物理量和数学量,进一步理解正弦曲线和简谐运动的概念。

学业要求:

  理解简谐运动中的振幅、频率和相位与简谐运动表达式中各个数学量的关系。

学生活动手册

导 言:

    课前准备:用传感器和计算机描绘简谐运动的图像!(气垫导轨上的滑块A系在一端固定的弹簧上,可以沿导轨做简谐运动,滑块B静止地放在导轨上。位移传感器的两个小盆分别固定在两个滑块上。滑块B上的小盒通过数据采集器与计算机相连,把各个时刻滑块A的位置输入计算机。计算机对数据进行处理后做出滑块的位移时间图像。

    同学们,从图像我们可以看出简谐运动的图像是正弦曲线,那么,简谐运动表达式的物理量和我们正弦函数的数学量之间什么关系呢?大家可以根据图像写出对应的位移时间关系式吗?

核心问题:

1、根据简谐运动图像写出简谐运动的位移时间表达式。

2、根据简谐运动的表达式分析其中物理量和数学量的关系。

学习目标:

1、知道什么样的运动是简谐运动。

2、分析简谐运动中的物理量和正弦函数中数学量之间的关系。

3、抽象出简谐运动的函数模型。

学习内容:

1、分析用传感器和计算机描绘的简谐运动的图像。

2、描述简谐运动的物理量:振幅,周期和频率,相位。得到简谐运动的表达式。

3、运用公式描述简谐运动的特征。

过程引导:

1、引导学生对比简谐运动图像和正弦曲线,回顾正弦函数的解析式及各个数学量的含义。

2、描述简谐振动的物理量:振幅,周期,频率,总结出简谐运动的表达式。

3、对比简谐运动表达式物理量和数学量的关系,进一步理解简谐运动的概念。

播放世界名曲给学生以舒缓、优美的音乐感受,引申到所有发声的物体都在振动,引导学生探究生活中的振动!

成果展示:


用传感器和计算机描绘简谐运动的图像


简谐运动的数学表达式

学习评价:

    这节课以问题为导向,通过老师引导,学生合作探究的方式解决问题,从课堂效果来看,学生能够积极配合,认真思考,通过课堂检测发现学生能够达到教学目标。教学过程中,实验器材的应用和学生的动手实践,动笔运算,构造函数模型的过程既能体现物理的四大核心素养:物理观念与应用,科学思维与创新,科学探究与创新,科学态度与责任,也能体现数学的六大核心素养:数学运算,逻辑推理,直观想象,数学建模,数据分析,数学抽象。

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