普通高中课程标准实验教科书人民教育出版社出版《物理

探究
单摆振动周期与摆长L、振幅A、摆球质 量m 、重力加速度g间的关系 ——控制变量法
改变因素
控制因素
A
L mg
m
LgA
L
gAm
g
LAm
结论
与振幅无关 （等时性）
与摆球质量无关
与摆长有关 （L长 T大） 与重力加速度有关
g大 T小
3.实验：用单摆测定重力加速度
可先由教师做实验，定性确定影响周期的因素 ；然后由学生做实验，定量探究周期T与摆长 L的关系。
解：设物体静止时拉伸弹簧长度为x0,又向下拉伸 距离为x1,取向竖直向下为正方向.
F0＝-kx0=-mg
F=-k(x0+x)=-mg-kx
F Fo xoO’
O
F回=-F+mg =- (mg+kx)+mg
O’ O
=-kx
G
x A
所以物体的振动是简谐运动．
G
2.简谐运动的能量
以水平弹簧振子理想模型为例，结合 实物图，图表分析，完全可以让学生自主 完成，得出一个周期内能量怎样转化，意 识到机械能的守恒。
这一章主要讲述机械振动中运动规律最简单、最基本的一 种周期性运动——简谐运动。振动的知识在实际中有很多应用 （例如心电图、核磁共振仪、地震仪、钟摆等），振动的有关 知识也是后面学习波动的基础，所以教学中应引起重视。
这一章开始讲述简谐运动的基本特点，然后通过图象介绍 简谐运动的运动规律和特点，接下来介绍简谐运动的实例—— 单摆，最后介绍受迫振动的知识。简谐运动是一种周期性的运 动，正确理解简谐运动中各物理量（如周期、频率、振幅等） 的确切含义是非常重要的。
4. (2- 1)叫相位差(两个具有相同频率的 简谐运动的初相之差).对频率相同的两个 简谐运动有确定的相位差．
(1)同相：相位差为 零，一般地为 =2n (n=0,1,2,……)
(2)反相：相位差为 ，一般地为 =(2n+1) (n=0,1,2,……)
三、简谐运动的回复力和能量
• 教学重点、难点 1.通过弹簧振子的运动情况分析，理解简
相位的概念对理解简谐运动及其合成有着 非常重要的作用，是学习交变电流及波动的基 础，教学中应给予充分的重视.同时也应注意 ，相位的概念比较抽象，学生理解起来可能会 有一些难度，教师应根据学生的情况把握好教 学要求.
3.简谐运动的表达式
(1)．简谐运动的振动方程：
(2)．圆频率：
(3)．相位的定义：我们把振动方程中正弦（或余弦
A→O 位移x 大小
方向
O
O→B
B
B→O
O
O→A
四、单摆
• 教学重点、难点 1.知道单摆及单摆做简谐运动的条件与特征。 2.通过实验，探究单摆的周期与摆长的关系，
知道单摆的周期公式，并能用来进行有关的 计算。
3.会用单摆测定重力加速度。
• 教学建议
1.单摆 （1）让学生理解单摆是理想模型。 （2）单摆作简谐运动，需要一定的近似条件（小角度 下的摆动）让学生了解单摆做简谐运动的条件，并体
）函数符号后面相当于角度的量
，叫做振动的
相位，相位也叫位相、周相，或简称为相．
【注意】同一个振动用不同函数表示时相位不同．
（1）相位
是随时间变化的一个变量
（2）t＝0时的相位 叫做初相位，简称初相．
（3）相位每增加 ，就意味着完成了一次全振动．
直接引入简谐运动表达式，下面的图很有 用，可以引导学生和学过的交流电表达式进行类 比，加深印象。
同下面要学习的波动一样，用图象来描述物体的振动情 况是非常重要的手段之一。教材在图象的讲授上较以前有所加 强，希望学生能通过图象的学习，较好地理解简谐运动中各物 理量的确切含义及其相互间的关系。
简谐运动比前面学过的各种运动复杂，定量研究需要较多 的数学知识，因而中学阶段不宜作更多的定量计算，希望教学 中掌握好要求。
会物理学中常用的近似的方法．
单摆振动的回复力大小：
当很小时：
2.单摆的周期（分组实验）
（1）可以提出问题：决定单摆振动的周期 的因素有哪些?让学生进行猜想 。然后通过 对比实验得出结论。
（2）对于书上“探究单摆周期与摆长的关系” 可以让学生在实验——得出数据——猜想结 论——计算、验证猜想过程中体会物理规律 得出的一般步骤。
。 4.振动的分类
• 教学建议
• 1.教学中应该充分发挥实验的作用，使学生理解物体 在做受迫振动时其频率跟驱动力频率的关系，以及受 迫振动的频率与物体固有频率接近时，振动的特点。
• 2.记住共振图线对于学生更好了解共振是 有好处的。
3.注意引导学生多思考一下共振在实际中的 应用(如乐器的共鸣箱等)以及避免共振的做 法，培养学生理论联系实际的能力和习惯 。
普通高中课程标准实验教科 书人民教育出版社出版《物
理
人们习惯于按照物质运动的形态，把经典物
理学分成力（包括声）、热、电、光等子学科。 然而，某些形式的运动是横跨所有这些学科的， 其中最典型的要算振动和波了。在力学中有机械 振动和机械波，在电学中有电磁振荡和电磁波， 声是一种机械波，光则是一种电磁波。在近代物 理中更是处处离不开振动和波，仅从微观理论的 基石——量子力学又称波动力学这一点就可看出 ，振动和波的概念在近代物理中的重要性了。尽 管在物理学的各分支学科里振动和波的具体内容 不同，在形式上它们却具有极大的相似性。所以 ，振动和波的意义绝不局限于力学，它将为学习 整个物理学打基础。
要说明两点
（1）再次遇到通过作图判断两个量的关系的方 法（不是线性化成线性关系）
（2）科学方法——在惠更斯年代，周期公式不 是推导出来的，也不是单纯实验数据的归纳 ，但实验的启示十分重要。
五、 外力作用下的振动
教学重点难点 1.阻尼振动中的能量转化。 2.物体发生共振决定于驱动力的频率与物体固
有频率的关系，与驱动力大小无关。 3.当ｆ驱＝ｆ固时，物体做受迫振动的振幅最大
谐运动的定义、条件。 2.理解回复力的概念, 理解简谐运动回复力
的特点。 3.了解简谐运动中能量的转化。
• 教学建议 1.简谐运动的回复力
对于简谐运动的动力学定义，可以的话 可以让学生证明一两个简谐运动。
例题:
如图所示，质量为m的物体通过劲度系数为k的弹 簧相连，悬吊在天花板上.现将物体稍向下拉，然后 释放，试判断物体的振动是否为简谐运动．
教材分析和教学建议
课时分配 一、简谐运动（1课时） 二、简谐运动的描述（2课时） 三、简谐运动的回复力和能量（1课时）
习题课（1－2课时） 四、单摆（内容1课时、实验1课时） 五、外力作用下的振动（1课时）
各章节教材分析和教学建议
一 、简谐运动
教学重点、难点
理解简谐运动的位移－时间图 象 ，根据简谐运动的图象弄清各时 刻质点的位移、路程及运动方向。
共鸣箱
1831年，一队骑兵通过曼彻斯特附近的一座 便桥时，由于马蹄节奏整齐，桥梁发生共振而 断裂。
军队过桥便步走，火车过桥慢行
振动 七、受迫振动 共振
人教版 选修 3－4 一、简谐运动
二、简谐运动的描述
科学漫步 月相 乐音和音 阶
做一做:用计算机观察声音 的波形
三、简谐运动的回复力和能 量
四、单摆
五、外力作用下的振动
科学漫步:生活中的共振现 象
全章概述
与原教材相比，本章内容没有太大变化，但新增加了相位 的概念以及相关定义的改变，教学中要注意。
第十一章 机械振动教材分析
新课标要求
• （1）通过观察和分析较做简谐运动的物体在不同位置所受的力、速 度、加速度、动能和势能。
• 例2 用两个摆长相同的单摆演示简谐运动的相位差。 • （2）通过实验，探究单摆的周期与摆长的关系。
二、简谐运动的描述
教学重点、难点 1.简谐运动的振幅、周期和频率的概念 。振
幅和位移的联系和区别.。 2.了解相位,初相和相位差概念。 3.能运用图象、公式描述简谐运动。
• 教学建议
1.振幅（振动能量）和频率、周期（振 动快慢） 让学生明确确切含义，并 讲清楚一次全振动确切过程。
• 2.相位:表示振动的状态
• 教学建议
1：介绍、生活中的一些振动的例子，找出 共同点，点出机械振动的定义。
2、介绍弹簧振子概念，突出这是一种理想 模型和常用物理方法
3、通过实验分析弹簧振子的位移－时间图 象
验证法 拟合法
4.得出简谐运动的定义（运动学定义）：
• 质点的位移随时间按正弦规律变化的振动， 叫做简谐运动
介绍：简谐运动与匀速圆周运动的关系
• （3）知道单摆周期与摆长、重力加速度的关系。会 用单摆测定重力加速度。
• （4）通过实验，认识受迫振动的特点。了解产生共 振的条件以及在技术上的应用。
• 例3 调查生活和生产中受迫振动的应用实例及利用 和防止共振的实例。
新、旧教材对比
人教版 (必修加选修) 一、简谐运动 二、振幅、周期和频率 三、简谐运动的图像 阅读材料 乐音和音阶 四、单摆 五、相位 阅读材料 月相 六、简谐振动的能量 阻尼