摘要：简谐运动是高中物理教学中的一个难点。突破这一难点的关键是教学过程中物理科学研究方法优化与整合。文章分析了简谐运动这节课的教学特点及教学中物理科学研究方法的优化与整合，以促进课堂的有效教学，提高物理教学的质量。
关键词：简谐运动；物理教学；物理方法
简谐运动是高中物理力学中最复杂的一种运动，是高中物理教学的一个难点。突破这一难点的关键是教学过程中物理科学研究方法的优化与整合，笔者结合自己的教学实践，谈谈对上述问题看法。
1 简谐运动的教学特点
11 课程的综合性强
简谐运动的教学是在学生学完了运动学、动力学及功和和能的知识的基础上展开的，而且既有概念教学又有规律教学，课程的综合性强。
12 涉及的物理科学研究方法多
教学中既有实验观察和理论分析，也有理想模型法，还要用到数学方法来表示物理问题，所涉及的物理科学研究方法多。
13 知识应用广泛
机械振动和机械波是一种比较复杂的机械运动形式，对它的研究为学生以后学习电磁振荡、电磁波和光的本性奠定了知识基础。此外，机械振动和机械波的知识与人们的日常生活，生产技术和科学研究有着密切的关系，而简谐运动是学习机械振动和机械波的基础，所以简谐运动的知识应用广泛。
2 简谐运动教学中物理方法的优化与整合
让学生掌握物理科学研究方法是中学物理教学的主要目标之一。物理科学研究方法渗透到了简谐振动教学的各个环节，贯穿了其整个教学过程。
21 在概念建立中物理科学研究方法的优化与整合
在简谐运动教学中，教师首先要让学生通过实验观察分组讨论，然后他总结归纳出机构振动的定义。教师可指导学生观察演示实验：（1）一端固定的钢板尺的振动[见图1（a）]；（2）单摆的振动[见图1（b）]；（3）弹簧振子的振动[见图1（c）（d）]；（4）穿在橡皮绳上的塑料球的小球的振动[见图1（e）]
分组讨论观察的结果，找出几个实验中运动物体运动的共同点，总结出机械振动的定义。
其次，演示水平弹簧振子的振动，引导学生认识弹簧振子，由此使学生建立起弹簧振子理想化的物理模型（小球和水平杆之间的摩擦力可以忽略不计，弹簧的质量比小球的质量小得多，也可以忽略不计）。教师通过对弹簧振子的受力分析，让学生认识到在理想状态下振子只受弹簧的弹力作用，引导学生理解使振子做往复振动的力是弹簧的弹力，弹力的方法及其和平衡位置的关系，从而引出回复力的概念，并启发学生回忆已学过的胡克定律，得出回复力和小球相对于平衡位置的位移的关系式：F=-kx，从而得出简谐运动的定义。
在建立机械振动和简谐振动这两个概念的过程中，学生学习了实验观察的方法，利用分析、比较、综合、归纳抽象出物理概念的逻辑思维方法，还认识了物理学研究中的理想模型法。
22 物理科学研究方法在规律探究中的优化与整合
221 简谐运动的规律探究
在学习简谐运动的时候，由于前概念的影响，学生思维往往具有单一性和定势性，他们习惯于分析恒力作用下物体的单程运动，对变力作用下来回运动的振动过程中的多量分析会感到比较困难，所以应用运动学和动力学的知识分析简谐运动中的位移、回复力、加速度和速度的变化规律是教学的难点。教师可借助多媒体课件，演示弹簧振子完成一次全振动的过程，然后应用胡克定律、运动学和动力学的知识分析出简谐运动中位移、回复力、加速度的变化规律，并将其结果填在表格中。最后，教师引导学生通过对表格的整体分析，定性了解各物理量的变化规律，从而突破教学中的难点。
222 探究简谐运动的位移图象——振动图象
师生一起通过实验探究得出简谐运动的位移图象，使学生对振动图象有一定的感性认识。例如，教师可用细红拴住装满水的矿泉水瓶口做成单摆，并将其底部戳个小孔，手提细红，使其在竖直平面内做简谐振动。同时，提细线的人沿垂直于单摆的振动平面方向做匀速直线运动，则水在地面上洒下的图形就是简谐运动的位移图象。最后得出结论：简谐运动的位移图象是正弦或余弦曲线。最后教师让学生通过建立坐标系，画出简谐运动的位移—时间图象来深入理解简谐运动的位移图像的物理意义。
在简谐运动的规律探究中，学生认识了利用现代技术手段分析处理物理问题的方法，培养了自身的分析能力、推理能力和综合归纳能力。在认识简谐振动的图象的教学中，学生学会了简谐振动的图象的画法，学习了用数学知识表示物理问题的方法。
参考文献
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