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上南中学单元教学设计

主题单元标题

第四章——周期运动

教师姓名

高一备课组

学科领域（在内打√表示主属学科，打+表示相关学科）

设计时间

2012年2月7日

思想品德

音乐

化学

信息技术

劳动与技术

语文

美术

生物

科学

数学

外语

历史

社区服务

体育

√物理

地理

社会实践

其他（请列出）：

适用年级

高一

所需时间

12课时

主题学习概述（对主题内容进行简要的概述，并可附上相应的思维导图）

周期运动是比学过的直线运动更复杂的运动，也是在自然界和生活中广泛存在的机械运动。

本章在学习直线运动和牛顿定律的基础上，进一步学习圆周运动、振动、波等机械运动。

这些内容是前三章内容的拓展和深化，也是对运动学和牛顿运动定律知识起到巩固的作用，同时，通过认识机械运动的多样性，还为下一章从能量角度理解机械运动奠定坚实的基础。

主题学习目标（描述该主题学习所要达到的主要目标）

知识与技能：

周期运动的周期性；描述圆周的线速度和角速度；描述振动的振幅、周期、频率；描述机械波的周期、波长、波速等概念是核心概念。

线速度和角速度关系，周期、波长、波速间的关系是核心规律。

过程与方法：

1、运用分类归纳法，认识周期性是圆周运动、振动和波的共同特点；明白线速度、角速度、波速、周期、频率等物理量都是描述运动快慢的物理量，他们反映了不同事物的共性与个性。

2、运动多次测量求平均值的方法，测定几种振动物体的周期，认识减小误差的方法

3、以弹簧振子为例，通过描述振动过程的位移、速度、回复力和加速度的变化情况，认识振动的完整物理过程。

情感态度与价值观：

1、联系身边的圆周运动实例，体验圆周运动在生产、科研、生活中的广泛应用。

2、从身边的振动现象进行观察和研究入手，激发对科学的好奇心和求知欲，养成乐于研究周围事物的习惯。

3、联系地震、海啸等现象学习振动和波，了解物理与地理学科的横向联系。

通过上网或其他信心渠道收集有关知识，增强减灾、防灾和环保的意识，培养社会责任感。

对应课标

上海市高中物理课程标准

主题单元问题设计

生活中常见的圆周运动有哪些？

机械振动有什么特点，振幅是描述振动什么的物理量？

机械波在传播过程中，介质中的质点时怎么运动？

机械波的产生条件有哪些？

专题划分

匀速圆周运动

机械振动

机械波的形成以及描述

专题一

匀速圆周运动

所需课时

4课时

专题一概述（对专题内容进行简要的概述，并可附上相应的思维导图）

匀速圆周的理解，线速度、角速度以及周期之间的关系，在现实生活中的具体应用

基本概念：

匀速圆周运动、线速度、角速度

基本规律：

匀速圆周运动中，线速度与角速度的关系

本专题学习目标（描述该学习所要达到的主要目标）

知识与技能：

1、理解圆周运动与直线运动的区别，理解质点做圆周运动过的条件，知道向心力的作用；

2、理解线速度、角速度是从不同侧面描述圆周运动快慢的物理量，理解它们的定义式，记住它们的符号和单位。

3、理解线速度与角速度的关系，会根据线速度、角速度、周期、转速的关系进行相应的计算。

过程与方法：

1、通过对月球、地球运动快慢的讨论，进一步感受用相同时间内运动的位移和角度描述快慢的方法。

2、通过对具体实例的研究活动，认识科学探究中观察、测量、分析、计算等基本方法和步骤。

情感态度与价值观：

1、通过生产、生活中广泛存在的圆周运动，体验生活中处处有物理。

2、通过对具体实例的探究活动，提高认真、周密的科学品质，养成合作交流的良好习惯。

对应课标（本专题所达到的课程标准）

理解匀速圆周运动是线速度大小不变的运动；知道向心力的作用效果是改变物体的运动方向，但不要求计算向心力的大小；理解线速度、角速度、周期的物理意义、以及它们之间的相互关系。

本专题问题设计

物体的运动轨迹是圆周，这样的运动是很常见的，同学们能举几个例子吗？

所需教学材料和资源（在此列出学习过程中所需的各种支持资源）

信息化资源

自制ppt课件

常规资源

视频资源

教学支撑环境

白板等

学习活动设计（针对该专题所选择的活动形式及过程）

为了达成上述教学目标，充分发挥学生的主体作用，最大限度地激发学生学习的主动性和自觉性，对一些主要教学环节，有以下构想：

导入新课

（1）物体的运动轨迹是圆周，这样的运动是很常见的，同学们能举几个例子吗？

（例：

转动的电风扇上各点的运动，地球和各个行星绕太阳的运动等）

（2）今天我们就来学习最简单的圆周运动匀速圆周运动

　　用通过放录像让学生感知卫星做圆周运动，在相等的时间里通过相等的弧长。

并出示定义：

质点沿圆周运动，如果在相等的时间里通过的圆弧长度相同棗这种运动就叫匀速圆周运动。

描述的物理量：

线速度

a：

分析：

物体在做匀速圆周运动时，运动的时间t增大几倍，通过的弧长也增大几倍，所以对于某一匀速圆周运动而言，s与t的比值越大，物体运动得越快。

b：

线速度

1）线速度是物体做匀速圆周运动的瞬时速度。

2）线速度是矢量，它既有大小，也有方向。

3）线速度的大小

4）线速度的方向在圆周各点的切线方向上

5）讨论：

匀速圆周运动的线速度是不变的吗？

6）得到：

匀速圆周运动是一种非匀速运动，因为线速度的方向在时刻改变。

　　角速度

1）角速度是表示的物理量

2）角速度等于和的比值

3）角速度的单位是

c：

说明：

对某一确定的匀速圆周运动而言，角速度是恒定的

d：

强调角速度单位的写法rad/s

　　周期、频率和转速

a：

学生阅读课文有关内容

b：

出示阅读思考题：

1）叫周期，叫频率；叫转速

2）它们分别用什么字母表示？

3）它们的单位分别是什么？

C：

阅读结束后，学生自己复述上边思考题。

探究线速度与角速度的关系

a：

过渡：

既然线速度、角速度、周期都是用来描述匀速圆周运动快慢的物理量，那么他们之间有什么样的关系呢？

b：

用出示思考题

一物体做半径为r的匀速圆周运动

1）它运动一周所用的时间叫?

?

?

?

?

?

，用T表示。

它在周期T内转过的弧长为，由此可知它的线速度为?

?

?

?

?

?

。

2）一个周期T内转过的角度为?

?

?

?

?

?

，物体的角速度为?

?

?

?

?

?

?

?

。

c：

通过思考题总结得到：

　　　　　　v=wr

d：

讨论

1）当v一定时，与r成反比

2）当一定时及v与r成正比

3）当r一定时，v与成正比

具体应用实例以及相关作业

专题二

机械振动

所需课时

2课时

专题二概述（对专题内容进行简要的概述，并可附上相应的思维导图）

机械振动是周期运动的一种主要形式，机械振动要比直线运动更为复杂，其描述的物理量也更多。

考虑到学生之前已经学习了圆周运动的相关知识，知道了周期性的相关运动特点。

本节的内容准备用两个课时来完成，，第一课时主要介绍机械振动的定义以及相关描述振动的物理量；第二课时主要通过对一次全振动的分析，探究振动中，位移、回复力、加速度以及速度的变化关系。

基本概念：

机械振动、全振动

基本规律：

一次全振动中，加速度、速度、位移的关系

本专题学习目标（描述该学习所要达到的主要目标）

知识与技能：

（1）知道什么是机械振动；

（2）知道怎样描述机械振动。

过程与方法：

通过观察与演示，让学生明确机械振动的共同特点，从而总结出机械振动的定义，进而引出表示机械振动的物理量；通过对机械振动全过程的分析过程，感受比较、分析、归纳等科学方法。

情感态度与价值观：

使学生在课堂上通过自身的体验、感悟与交流，激发学生学习物理的兴趣，促进学生积极参与与主动学习，这并不是靠一、两节课就能实现的，需要不断坚持。

对应课标（本专题所达到的课程标准）

知道机械振动的概念；理解振幅、周期、频率的物理意义，理解它们的定义式，会进行周期和频率的换算。

本专题问题设计

钟摆的摆动有什么特点？

和荡千秋的运动有什么共同点？

小孩子拍皮球时，皮球的运动属于机械振动吗？

所需教学材料和资源（在此列出学习过程中所需的各种支持资源）

信息化资源

自制ppt课件

常规资源

图片资源

教学支撑环境

白板等

学习活动设计（针对该专题所选择的活动形式及过程）

一、新课引入

在日常生活中，有很多现象都属于振动现象，例如钟摆、各种乐器的演奏等等。

通过幻灯片演示一系列图片，使同学们能更直观地感受振动的共同特点——往复性。

请同学列举一些生活中还有哪些振动现象。

二、通过讨论，理解概念

1．机械振动　

（1）、定义：

物体或物体的一部分在某一中心位置附近来回做往复运动叫做机械振动，常常简称振动。

通过对弹簧振子振动的演示，更明确振动的定义与特点。

　　中心位置：

又叫做“平衡位置”。

　　回复力：

使振动物体回到平衡位置的力。

　　分析水平的弹簧振子的振动过程，可以请学生说：

当振子离开平衡位置时，能够使振子回到平衡位置的力是哪个力？

这个力的特点是怎样的？

振动的物体经过平衡位置时，所受的回复力为零。

也可以说：

平衡位置是振动物体的回复力为零的位置。

（2）、产生机械振动的条件：

1）物体离开平衡位置后，受到回复力的作用；

2）运动中物体所受到的阻力足够小。

例：

让同学思考，拍皮球时，皮球的运动是否属于振动？

2．描述振动的物理量——振幅、周期和频率

对于机械振动，除去位移、速度、加速度来描述其运动情况外，由于机械振动具有往复性和周期性，还要引入一些新的物理量来描述这种运动的特点。

振幅：

振幅是反映振动强弱的物理量。

振动物体离开平衡位置的最大距离叫振幅，用A来表示，单位是米（m）。

提问：

振幅是矢量还是标量？

（1）标量，只有大小没有方向。

（2）振幅越大，振幅越强烈，振动系统的能量越大。

若是运动过程中忽略阻力的话，则物体的振幅是一个定植，不随时间的变化而变化。

区别与振子的位移，由于振动过程最大的特点是周期性，为了描述方便，特别规定：

振动的位移总是以平衡位置为起点的。

振子的位移：

由平衡位置指向振子所在位置的有向线段。

周期：

描述振动快慢的物理量。

振动物体完成一次全振动所用的时间叫周期，用T来表示，单位是秒（s）。

全振动：

振动的质点从某位置出发再次回到该位置，并保持与出发时相同运动方向的过程。

再次以弹簧振子为例，让同学明确什么是一次全振动过程。

频率：

物体在1秒内完成全振动的次数，用f来表示，单位是赫兹（Hz）。

频率也是描述振动快慢的物理量。

声音是振动在空气中（或其他介质中）的传播，能引起人听觉的振动频率范围是20—20000Hz，低于20Hz的声音称为次声，高于20000Hz的声音称为超声。

声音的强弱与振动的振幅有关，振幅越大，声音越响；音调的高低与振动的频率有关，音调越高，即频率越高。

3．课堂练习：

如图所示，将一个弹簧振子从平衡位置压缩2cm到A点后放手，让它做振动，已知，从A点第一次运动到O点需要0.2s，求

（1）弹簧振子的振幅、周期与频率；

（2）4s内完成全振动的次数；（3）振子从开始运动经2.0s末的位移大小，此时正向哪个方向运动？

三、小结梳理，留下问题

首先总结一下这节课所讲的几个知识点。

1、机械振动的概念以及关于中心位置、回复力的理解；

2、产生机械振动所需要的条件；

3、描述机械振动的相关物理量——振幅、周期、频率；

即而提出一个问题引发同学们课后思考，为下节课作个铺垫。

在一次全振动的过程中，究竟振动物体的位移、回复力、加速度与速度这些物理量之间有什么变化关系？

以问题结束一堂课，让同学们知道，下课只是课堂活动的结束，但是学习是不会结束的，毕竟在课堂上时间有限，让学生养成课后独立思考的习惯是至关重要的。

教学流程图

专题三

机械波的形成及描述

所需课时

4课时

专题三概述（对专题内容进行简要的概述，并可附上相应的思维导图）

机械波是比本章学过的圆周运动和机械振动更为复杂的周期运动，也是自然界和生活中广泛存在的运动。

本节在学习圆周运动和机械振动的基础上，进一步深入学习机械波。

机械波学习的内容是对前面学习的机械振动的拓展与深化，同时也是对机械振动的有关知识起到复习巩固的作用。

所以本节既是新知识的传播又是对前面知识的运用、复习和巩固，而且通过机械波的学习有助于学生理解以后将要学习的电磁波等相关的知识。

基本概念：

机械波的波长、波速、周期

基本规律：

对于机械波的描述

本专题学习目标（描述该学习所要达到的主要目标）

知识与技能：

1、知道机械波的形成过程，能画简单的波形图；知道横波，理解机械波产生和传播的条件。

2、理解横波的图像，能根据波的图像确定波的特征；理解波长、频率和周期以及它们的关系，能进行相关计算

过程与方法：

1、通过观察、描点、画波形等过程，感受学习波的基本方法。

通过对和弦的探究活动感受测量方法在物理研究过程中的重要作用。

2、通过对横波图像的学习，认识图像在研究和学习物理中的重要性

情感态度与价值观：

1、通过相关探究活动，提高人际协作和交流的意识。

2、通过对自然界海啸波的了解，感悟自然的强大力量，树立人与自然和谐共处的思想。

对应课标（本专题所达到的课程标准）

知道机械波的定义和形成条件；理解横波的概念、会画横波的图像、会根据波的图像确定波长和振幅以及进行相关计算；理解波速、波长、频率的概念以及它们之间的关系，会推导和运用相关公式进行计算。

本专题问题设计

机械波在传播的过程中，介质中的质点是怎样运动的呢？

什么是波的图象？

它的横、纵坐标各表示什么？

图象的物理意义是什么？

所需教学材料和资源（在此列出学习过程中所需的各种支持资源）

信息化资源

自制ppt课件

常规资源

绳子（演示绳波）、视频资源

教学支撑环境

白板等

学习活动设计（针对该专题所选择的活动形式及过程）

前两个课时：

情景引入——播放艺术体操丝带舞表演，引出生活中广泛存在的一种运动形式——波动，激发学习兴趣。

列举有关生活中波的实例，如：

声波、水波、等，增强学生的感性认识，继而得出波的分类。

机械波产生的条件是本节课的重点之一，通过实验自主探究——怎样产生机械波？

在研究过程中初步体验波的形成，为教学内容创设情景、营造氛围，继而从实验过程和结论中分析出机械波产生的条件。

在初步了解机械波的形成之后，表演“人浪”，围绕怎样使“人浪”波表演的更加完美，激发学生学习的热情，感受波的传播过程。

为了帮助学生深刻认识波的形成过程，教学过程中借助多媒体课件模拟机械波的形成，形象直观，便于正确理解波的传播实质。

通过自主活动，画波形图将本节课的重点和难点巩固升华。

最后结合海啸、地震的资料影片，介绍其形成原因及造成的危害，体现出物理学习与社会的紧密联系。

通过课后阅读STS，查阅其它资料，认识地震波一方面给对人类带来破坏，如何加强防范；另一方面，人类通过对地震波的分析来勘探石油、天然气以及研究地球的内部结构等。

后两个课时：

【课前预习】思考

（1）什么是波的图象？

它的横、纵坐标各表示什么？

图象的物理意义是什么？

（2）波的图象和振动图象有什么区别？

（3）利用波的图象可以知道哪些物理信息？

（4）根据某一时刻的波的图象和波的传播方向，怎样画出下一时刻和前一时刻的波的图象？

（5）什么是波长？

波长的物理意义是什么？

理解波长的含义需要注意什么？

（6）什么是波的周期？

波的周期与介质有没有关系？

（7）什么是波速？

对波速的理解需注意什么？

（8）波长、周期（或频率）和波速的关系怎样？

【基础自测】

.1一列波由一种介质进入另一种介质中继续传播，则（）

A.传播方向一定改变B.其频率不变

C.如波速增大，频率也会增大D.如波长变小，频率也会变小

2.关于波长，下列说法正确的是（）

A.波长等于一个周期内振动在介质中传播的距离

B.波长等于一个周期内振动质点通过的距离

C.两个振动情况完全相同的质点间的距离等于一个波长

D.同一时刻两个波峰间的距离等于一个波长

3一列沿+x方向传播的简谐横波，其振幅为A，波长为

，某一时刻的波形图象如图所示，在该时刻，质点P的坐标为（

，0），则经过四分之一周期后，该质点的坐标为

A．

，AB．

，－A

C．

D．

4一列横波沿直线传播，某时刻的波形如图所示，质点A距坐标原点0.2m，此时A点向y轴正方向移动，再经0.1s第一次达最大位移.由此可知（）

A.这列波频率是10Hz

B.这列波向左传播

C.这列波波长为0.8m

D.这列波的波速为2m/s

5.绳中有一列正弦横波沿x轴传播，a、b是绳上两点（如图所示），它们在x轴方向上的距离小于一个波长.当a点振动到最高点时，b点恰好经平衡位置向上运动，试在图上a、b之间画出两个波形，分别表示：

①沿x轴正向传播的波.

②沿x轴负方向传播的波.

在所画波形上要注明①和②.

通过以上练习，了解学生对机械波的掌握情况，能够根据学生的真实反映，及时反馈，做出相应的教学安排以及调整，真正做到以学生为主。

课后布置作业。