高中物理第十一章机械振动1简谐运动课堂合作探究学案新人教版选修
高中物理第十一章机械振动第1节简谐运动教案新人教选修
第一节简谐运动教课方案说明本节课是一节物理知识和方法相联合, 理论研究和实验研究相联合的研究课。
知识层面主要从振动的定义、振动图像的获取、猜想和考证等方面睁开研究，这此中波及了理想化模型的思想、图像法、猜想和考证等物理研究中常用的思想方法，所以本节课知识系统的睁开和物理研究方法的睁开完整部是糅合在一同的。
理论研究重视学生思想能力，关于高中学生而言，比实验研究更具难度，所以本节课的理论研究是教师指引下的学生的研究，主要采纳了①与已有知识的对照和迁徙②层层递进的问题分解这两种方法来加以指引。
学生疏组活动的两个实验，一是用特别值法考证猜想，一是沙漏直接记录法获取x-t图，这两种方法都不是最精准的方法，而讲堂中却把最精准的频闪照片方法和位移传感器的记录和考证方法作为演示实验，这样做是为了给学生这样一种看法：科学研究不是遥不行及，不必定要借助很先进的工具和仪器，最简单易行的方法也是好方法。
整节课以方法为线索将学生的认知过程与探究过程加以链接，学生在学习物理知识的同时又学习了物理方法，体验提出问题——研究方法（思虑设计、类比迁徙）——应用方法（知识与方法的领悟）——解决问题（知识与方法的获取）的科学研究的一般过程。
教课目的：（一）知识与技术1、知道什么是弹簧振子，理解振动的均衡地点和位移。
2、知道弹簧振子的位移－时间图象，知道简谐运动及其图象。
（二）过程与方法经过对简谐运动图象的绘制，认识简谐运动的特色。
（三）感情、态度与价值观1、经过对简谐运动图象的绘制，培育仔细、谨慎、脚踏实地的科学态度。
2、从图象中认识简谐运动的规律，培育剖析问题的能力及审美能力（逐渐认识客观存在的简短美、对称美等）。
教课要点：理解简谐运动的位移－时间图象。
教课难点：依据简谐运动的图象弄清各时辰质点的位移、行程及运动方向。
教课方法：实验演示、议论与概括、推导与列表对照、多媒体模拟展现教课器具：一端固定的钢尺、单摆、音叉、小槌、水平弹簧振子、竖直弹簧振子、CAI 课件教课流程图开始引入课题振动的定义及均衡地点确立研究对象：弹簧振子（理想化模型）研究一：如何获取图像师生议论：如何得到时间轴师生议论：移的含义x-t 图位研究二：猜想和考证学生活动：特别值法考证猜想演示传感器获取图像正弦曲线拟合考证研究三：学致使用学生活：得沙漏的振像演示直接法的用堂小束教课程：（一）引入新在自然界中有一种很常的运，如微中枝的、心的跳、的、水中浮的上下浮、担物行走扁担的、声的振、地震大地的烈振⋯⋯，些物体的运称之机械振，称振。
高中物理 第十一章 机械振动 1 简谐运动课堂探究学案 新人教版选修3-4(2021年最新整理)
高中物理第十一章机械振动1 简谐运动课堂探究学案新人教版选修3-4 编辑整理：尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（高中物理第十一章机械振动1 简谐运动课堂探究学案新人教版选修3-4）的内容能够给您的工作和学习带来便利。
同时也真诚的希望收到您的建议和反馈，这将是我们进步的源泉，前进的动力。
本文可编辑可修改，如果觉得对您有帮助请收藏以便随时查阅，最后祝您生活愉快业绩进步，以下为高中物理第十一章机械振动1 简谐运动课堂探究学案新人教版选修3-4的全部内容。
1 简谐运动课堂探究一、振动中物体的位移、速度是如何变化的呢?振动物体的位移是相对平衡位置的位移，它总是以平衡位置为起始点,方向由平衡位置指向物体所在的位置，位移的大小等于这两个位置之间的距离。
若有一质点沿AB直线在平衡位置O点两侧做简谐运动，如图所示,我们选由O向B的方向为正方向。
当质点经O点时，其位移为零；在质点由O 点向B点运动的过程中，位移水平向右逐渐增大,速度也水平向右但逐渐减小；当质点到达B点时位移最大而速度减小为零；在质点由B点返回O点的过程中，位移的方向仍然向右但逐渐减小，而速度改为水平向左逐渐增大.在质点由O到A再返回O的过程中,位移的方向始终水平向左，大小由零逐渐增大到最大、再逐渐减小到零；速度的方向先向左再向右，大小先减小再增大.当位移相同时，物体运动的速度大小相等,但方向可能相同,也可能相反；当速度相同时，位移大小相等,但方向可能相同，也可能相反。
二、关于简谐运动图象的理解简谐运动是一种复杂的非匀变速运动，但运动的特点具有简单的周期性、重复性、对称性，所以用图象研究要比用函数关系研究更直观、简便。
图象方法是物理学中常用的研究方法。
简谐运动的图象不是振动质点的轨迹，简谐运动质点的轨迹是质点往复运动的线段（如弹簧振子)或圆弧(如后面要讲的单摆），而简谐运动的图象是以纵坐标（位移轴)的数值表示质点相对平衡位置的位移，以横坐标（时间轴）的数值表示各个时刻,这样在x－t坐标系内,可以找出各个时刻对应质点位移坐标的点，即位移随时间变化的情况——振动图象，例如图中P1的坐标(t1，x1)并不表示t1时刻质点在P1点，而是表示在t1时刻质点离开平衡位置在正方向上的位移是x1，所以振动图象并不是质点的运动轨迹。
人教课标版高中物理选修3-4：《简谐运动》教案-新版
《简谐运动》教学设计【教材分析】本节是人教版选修3-4第十一章《机械振动》第一节《简谐运动》。
机械振动是较复杂的机械运动，振动的知识在实际生活中有很多应用（如心电图、核磁共振仪、地震仪、钟摆等），可以使学生联系实际，扩大知识面；同时，也是以后学习波动知识的基础。
因此，学好此章内容，具有承上启下的作用。
《简谐运动》是《机械振动》这一章中最基本而又最重要的一节，是全章的基础。
本节课首先通过学生身边和生活中实际的例子引出振动的概念；而后从简单到复杂、从特殊到一般的思路，从运动学的角度认识弹簧振子，通过手机拍摄频闪照片的方法得出弹簧振子的图象；再通过分析揭示出弹簧振子的位移-时间图象是正弦式曲线，然后从其运动学特征给出了简谐运动的定义，并进一步引导学生认识简谐运动是一种较前面所学的直线运动、曲线运动更复杂的机械运动；最后回归生活和应用举例，使学生知道机械振动是一种普遍的运动形式。
【学情分析】现阶段高二的学生已具有运动学和动力学的基本知识，对高中物理的学习要求和方法已具有一定的认识，但在大小和方向都做周期性变化的力的作用下的物体运动还是第一次遇到，对这种运动模式的运动形式没有抽象认识；很难对较为复杂的运动有清晰的认识。
为此，如何帮助他们建立合理的简谐运动情景是教学的关键。
心理学研究表明，在学生的学习中调动眼、耳、口等各种感觉器官共同参与学习过程，则学习效率将得到极大的提高；而建构主义学习理论所要求的学习环境必须具备的基本要素是“情景创设”、“协商会话”和“信息资源提供”。
为此在课堂教学上首先通过实验演示给学生以直观的感受，创设学习的良好情景；再引导学生观察、思考、讨论得出初步的简谐运动规律，然后再次通过观察、思考、讨论得出正确而科学的结论。
由此培养学生的观察能力、空间想象能力、协同学习的能力和科学的思维能力，使学生的学习过程变得轻松而高效，并且同步培养学生自主学习的能力，为学生的可持续发展提供必要的训练。
高中物理 第十一章 第1节 简谐运动练习(含解析)新人教版选修3-4
简谐运动[随堂检测]1．(多选)下列几种运动属于机械振动的是( )A．乒乓球在地面上的上下运动B．弹簧振子在竖直方向的上下运动C．秋千在空中来回运动D．浮于水面上的圆柱形玻璃瓶上下振动解析：选BCD.机械振动是物体在平衡位置两侧做往复运动，乒乓球的上下运动不是在平衡位置两侧的往复运动，A错误，B、C、D正确．2.如图所示的弹簧振子，O点为它的平衡位置，当振子离开O点，再从A点运动到C点时，振子离开平衡位置的位移是( )A．大小为OC，方向向左B．大小为OC，方向向右C．大小为AC，方向向左D．大小为AC，方向向右解析：选B.振子离开平衡位置，以O点为起点，C点为终点，位移大小为OC，方向向右．3．(多选)如图所示为质点P在0～4 s内的振动图象，下列叙述正确的是( )A．再过1 s，该质点的位移是正向最大B．再过1 s，该质点的速度方向向上C．再过1 s，该质点运动到平衡位置D．再过1 s，该质点的速度为零解析：选AD.依题意，再经过1 s，振动图象将延伸到正向位移最大处，这时质点的位移为正向最大，质点的速度为零，无方向，A、D正确，B、C错误．4．如图所示为弹簧振子做简谐运动的图象，下列说法正确的是( )A．t1时刻振子正通过平衡位置向上运动B．t2时刻振子的位移最大C．t3时刻振子正通过平衡位置向下运动D．该图象是从平衡位置计时画出的解析：选B.根据图象的斜率等于速度，可知，t1时刻振子的速度为负，说明振子正通过平衡位置沿负方向运动．故A错误；t2时刻振子的位移为负向最大，故B正确；t3时刻振子的速度为正，说明振子正通过平衡位置沿正方向运动，故C错误；t＝0时间振子的位移为正向最大，说明该图象是从正向最大位移处计时画出的，故D错误．[课时作业] [学生用书P85(单独成册)]一、单项选择题1．如图，弹簧振子在M、N之间做简谐运动．以平衡位置O为原点，以向右为正方向建立Ox 轴．若振子位于N点时开始计时，则其振动图象为( )解析：选B.由题意：向右为x正方向时，振子运动到N点时，振子具有正方向最大位移，所以振子运动到N点时开始计时振动图象应是余弦曲线，故B正确，A、C、D错误．2．下列振动系统不可看做弹簧振子的是( )A．如图甲所示，竖直悬挂的轻弹簧及小铅球组成的系统B．如图乙所示，放在光滑斜面上的铁块及轻弹簧组成的系统C．如图丙所示，光滑水平面上，两根轻弹簧系在一个小钢球组成的系统D．蹦极运动中的人与弹性绳组成的系统解析：选D.选项A、B、C都满足弹簧振子的条件，A、B、C不符合题意；选项D中人受空气的阻力不可忽略，且人不能看做质点，故不可看做弹簧振子，D符合题意．3．如图是用频闪照相的方法获得的弹簧振子的位移－时间图象，下列有关该图象的说法不正确的是( )A．该图象的坐标原点是建立在弹簧振子(小球)的平衡位置B．从图象可以看出小球在振动过程中是沿t轴方向移动的C．为了显示小球在不同时刻偏离平衡位置的位移，让底片沿垂直x轴方向匀速运动D．图象中小球的疏密显示出相同时间内小球位置变化快慢不同解析：选B.该图象的坐标原点是建立在弹簧振子的平衡位置，小球的振动过程是沿垂直于t 轴方向移动的，故A对，B错；由获得图象的方法知C对；频闪照相是在相同时间留下的小球的像，因此小球的疏密显示了它的位置变化快慢，D对．4.如图甲所示，水平的光滑杆上有一弹簧振子，振子以O点为平衡位置，在a、b两点之间做简谐运动，其振动图象如图乙所示．由振动图象可以得知( )A．在t＝0时刻，振子的速度为零B．在t＝0时刻，振子的位置在a点C．在t＝t1时刻，振子的速度为零D．从t1到t2，振子正从O点向b点运动解析：选D.由题图知，t＝0时刻，振子的速度最大，选项A错误；t＝0时刻振子在O点，选项B错误；在t＝t1时刻，振子的速度最大，选项C错误；从t1到t2，振子正从平衡位置向正向最大位移处运动，即从O点向b点运动，选项D正确．5.在水平方向上做简谐运动的质点，其振动图象如图所示．假设向右的方向为正方向，则物体的位移向左且速度向右的时间段是( )A．0～1 s内B．1～2 s内C．2～3 s内D．3～4 s内解析：选D.由于规定向右为正方向，则位移向左表示位移与规定的正方向相反，这段时间应为2～3 s或3～4 s．因为要求速度向右，因此速度应为正．则满足两个条件的时间间隔为3～4 s，D正确．6．如图所示为某质点在0～4 s内的振动图象，则( )A．质点在3 s末的位移为2 mB．质点在4 s末的位移为8 mC．质点在4 s内的路程为8 mD．质点在4 s内的路程为零解析：选C.振动质点的位移指的是质点离开平衡位置的位移．位移是矢量，有大小，也有方向．因此3 s末的位移为－2 m，A项错误；4 s末位移为零，B项错误；路程是指质点运动的路径的长度，在4 s内的路程应该是从平衡位置到最大位置这段距离的4倍，即为8 m，C项正确，D项错误．二、多项选择题7.弹簧振子做简谐运动的图象如图所示，下列说法正确的是( )A．在第5秒末，振子的速度最大且沿＋x方向B．在第5秒末，振子的位移最大且沿＋x方向C．在第5秒末，振子的加速度最大且沿－x方向D．在0到5秒内，振子通过的路程为8 cm解析：选BC.由题图可知第5秒末时，振子处于正的最大位移处，此时有负方向的最大加速度，速度为零，故B、C正确，A错误；在0到5 s内，振子先从平衡位置到正的最大位移，再经平衡位置到负的最大位移，最后从负的最大位移到平衡位置到正的最大位移整个过程路程为10 cm，故D错误．8.假如蹦床运动员从某一高处下落到蹦床后又被弹回到原来的高度，其整个过程中的速度随时间的变化规律如图所示，其中Oa段和cd段为直线，则根据此图象可知运动员( )A．在t1～t2时间内所受合力逐渐增大B．在t2时刻处于平衡位置C．在t3时刻处于最低位置D．在t4时刻所受的弹力最大解析：选BC.由题图可知，在t1～t2时间内运动员速度增大，运动员在向平衡位置运动，合力减小，A错误；t2时刻运动员速度最大，处于平衡位置，B正确；t3时刻速度为零，处于最低位置，C正确；t4时刻速度最大，处于平衡位置，合力为零，所受的弹力不是最大，D错误．9．一弹簧振子沿x轴振动，振幅为4 cm，振子的平衡位置位于x轴上的O点．图甲中的a、b、c、d为四个不同的振动状态：黑点表示振子的位置，黑点上的箭头表示运动的方向．图乙给出的①②③④四条振动图线，可用于表示振子的振动图象的是( )A．若规定状态a时t＝0，则图象为①B．若规定状态b时t＝0，则图象为②C．若规定状态c时t＝0，则图象为③D．若规定状态d时t＝0，则图象为④解析：选AD.振子在状态a时t＝0，此时的位移为3 cm，且向规定的正方向运动，故选项A 正确；振子在状态b时t＝0，此时的位移为2 cm，且向规定的负方向运动，图②中初始位移不对，故选项B错误；振子在状态c时t＝0，此时的位移为－2 cm，且向规定的负方向运动，图③中运动方向不对，故选项C错误；振子在状态d时t＝0，此时的位移为－4 cm，速度为零，故选项D正确．三、非选择题10.如图所示是某质点做简谐运动的振动图象，根据图象中的信息，回答下列问题：(1)质点在第4 s末的位移为多少？(2)1～3 s内质点的平均速度大小为多少？方向如何？解析：(1)由x－t图象可以读出第4 s末质点的位移为零．(2)1～3 s 内质点的位移为20 cm ，1～3 s 内的平均速度大小为v ＝x t ＝0.22m/s ＝0.1 m/s ，方向沿负方向．答案：见解析11.如图所示是某质点做简谐运动的振动图象．根据图象中的信息，回答下列问题：(1)质点离开平衡位置的最大距离有多大？(2)质点在10 s 末和20 s 末的位移是多少？(3)质点在15 s 和25 s 末向什么方向运动？(4)质点在前30 s 内的运动路程是多少？解析：(1)质点离开平衡位置的最大距离等于最大位移的大小，由题图看出，此距离为20 cm.(2)质点在10 s 末的位移x 1＝20 cm ，20 s 末的位移x 2＝0.(3)15 s 末质点位移为正，15 s 后的一段时间，位移逐渐减小，故质点在15 s 末向负方向运动，同理可知，25 s 末质点也向负方向运动．(4)前30 s 质点先是由平衡位置沿正方向运动了20 cm ，又返回平衡位置，最后又到达负方向20 cm 处，故30 s 内的总路程为60 cm.答案：(1)20 cm (2)20 cm 0 (3)负方向 负方向 (4)60 cm。
高中物理第十一章机械振动2简谐运动的描述课堂合作探
2 简谐运动的描述课堂合作探讨问题导学一、描述简谐运动的物理量活动与探讨11．扬声器发声时，手摸喇叭的发音纸盆会感觉到它在振动，把音响声音调大，觉察纸盆的振动加倍猛烈，想一想这是为何？2．“振子在一个周期内通过四个振幅的路程”是正确的结论。
但不可随意推行。
如振子在时刻t 内通过的路程并非必然为t T×4A ，想一想看，为何？3．什么是简谐运动的周期？各物理量的转变与周期有何联系？迁移与应用1弹簧振子在AB 间做简谐运动，O 为平衡位置，AB 间距离是20 cm ，A 到B 运动时刻是2 s ，如图所示，则（ ）A ．从O →B →O 振子做了一次全振动B ．振动周期为2 s ，振幅是10 cmC ．从B 开始通过6 s ，振子通过的路程是60 cmD ．从O 开始通过3 s ，振子处在平衡位置1．正确理解全振动的概念，应注意把握全振动的五种特征（1）振动特征：一个完整的振动进程（2）物理量特征：位移（x ）、加速度（a ）、速度（v ）三者第一次同时与初始状态相同（3）时刻特征：历时一个周期（4）路程特征：振幅的4倍（5）相位特征：增加2π2．振幅是标量，是指物体在振动中离开平衡位置的最大距离，它没有负值，也没有方向，它等于振子最大位移的大小；而最大位移是矢量，是有方向的物理量。
可见振幅和最大位移是不同的物理量。
3．从简谐运动图象上能够读出以下信息：（1）振幅——最大位移的数值。
（2）振动的周期——一次周期性转变对应的时刻。
（3）任一时刻位移、加速度和速度的方向。
（4）两位置或两时刻对应位移、加速度和速度的大小关系。
二、简谐运动的表达式活动与探讨21．简谐运动的一般表达式为x ＝A sin （ωt ＋φ），试探可否用余弦函数表示。
2．试探相位的意义，以弹簧振子为例，用通俗易懂的语言表达你对相位的理解。
3．相位差是表示两个同频率的简谐运动状态不同步程度的物理量，谈谈如何求相位差，并说明你对“超前”和“掉队”的理解。
2017_2018学年高中物理第十一章机械振动第1节简谐运动
学 习 目 标知 识 脉 络 1.了解什么是机械振动，什么是简谐运动．2．理解简谐运动的位移—时间图象的物理意义，知道简谐运动的图象是一条正弦或余弦曲线．(重点)3．经历对简谐运动运动学特征的探究过程，掌握用图象描述运动的方法．(难点) 【重点难点】1. 形成简谐运动的概念和熟悉它的位移与时刻的函数图像；2. 简谐运动位移与时刻函数关系的成立。
【课前预习】一、机械振动1．概念：物体（或物体的一部份）在平稳位置周围所做的往复运动，叫做机械振动。
2．产生振动的必要条件：①有答复力存在；②阻力足够小。
3．答复力的特点：答复力是使物体回到平稳位置的力，它是按力的作用成效命名的，答复力可能是一个力，也可能是一个力的分力，还可能是几个力的合力。
答复力的方向始终指向平稳位置，答复力是时刻转变的力。
二、简谐运动1．物体在跟位移成正比，而且老是指向平稳位置的力作用下的振动叫简谐运动。
2．答复力F 和加速度a 与位移x 的关系：kx F -=, mkx a -=。
注意：①“—”号表示答复力的方向与位移方向相反，即老是指向平稳位置。
②k 是比例系数，不能明白得成必然是弹簧的劲度系数，只有弹簧振子，才等于劲度系数。
③机械振动不必然是简谐运动，简谐运动是最简单、最大体的振动。
3．偏离平稳位置的位移：由于振子老是在平稳位置双侧移动，若是咱们以平稳位置作为参考点来研究振子的位移就更为方便。
如此表示出的位移称为振动的位移。
它的大小等于该点与平稳位置之间的距离，方向由平稳位置指向物体所在位置。
注意：偏离平稳位置的位移是以平稳位置为起点，以平稳位置为参考位置。
某段时刻内的位移，是默许以这段时刻内的初位置为起点。
4．简谐运动的对称性：做简运动的质点，在距平稳位置等距离的两点上时，具有大小相等的速度和加速度，在O 点左右相等的距离上的运动时刻也是相同的。
【预习检测】1. 简谐运动属于以下哪一种运动( )A.匀速运动B.匀变速运动C.非匀变速运动D.机械振动2.弹簧振子在滑腻水平面上做简谐运动，在振子向平稳位置运动的进程中( )A.振子所受的弹力慢慢增大B.振子的位移慢慢增大C.振子的速度慢慢减小D.振子的加速度慢慢减少( )3.如下图,为质点P在0—4 s内的振动图象，以下表达正确的选项是A.再过1 s，该质点的位移是正向最大B.再过1 s，该质点的速度方向向上C.再过1 s，该质点的加速度方向向上D.再过1 s，该质点的加速度最大【参考答案】【预习检测】1. CD 3. AD▲堂中互动▲【典题探讨】例1．如下图，质量为m的物质自斜面处的A点，由静止下滑，假设斜面滑腻，（两斜面在B处以滑腻圆弧相连接，物体通过B处无能量损失），那么物体在A、C间往复运动，这种往复运动（）A. 是机械振动B．不是机械振动C．是简谐运动D．不是简谐运动解析：依照机械振动的概念可知，物体做的是机械振动，但物块在运动进程中所收的合力，即答复力是恒力，不随位移的大小的转变而转变，因此物体做的不是简谐运动，因此此题应选AD．答案：AD例2．物体做简谐运动时，以下判定中正确的选项是（）A．在平稳位置加速度最大。
人教版选修34第十一章机械振动第1节简谐运动教案
人教版选修34第十一章机械振动第1节简谐运动教案11.1简谐运动教学目标1、知识与能力：（1）弹簧振子的“理想化模型”（2）简谐运动的位移-时间图像的获得、猜想及验证（3）从运动学角度对简谐运动的定义2、过程与方法：（1）从已有知识的对比和迁移，体会“从简单入手”“理想模型”的科学研究方法。
（2）体会科学探究的常用方法：图像法，及位移时间图像的获得。
（3）猜想所获得图像的形状和验证的科学探究方法。
3、情感态度价值观：（1）观察生活事例，了解实际应用，培养热爱科学、乐于探究的品质。
（2）让学生在探究问题的过程中了解科学家的工作方法和思维方法，培养学生学习、合作、探究的科学精神和价值观。
教学重点1、理想化模型的思想2、振动图像的得到及意义3、猜想和验证的科学探究方法教学难点振动图像的得到及将位移在时间轴上展开的方法教学资源自制PPT课件，苏威尔教学传感器系统，视频剪辑。
教法学法实验演示和多媒体辅助教学，启发式的讲授课教学用具和课时安排水平弹簧振子、竖直弹簧振子、单摆、DIS实验系统。
1课时。
教学过程（一）情景引入振动是自然界中普遍存在的一种运动形式，生活中随处可见，大家能举几个常见的例子吗？微风中树枝的颤动、心脏的跳动、钟摆的摆动、声带的振动……这些物体的运动都是振动。
请同学们观察几个振动的实验，注意边看边想：物体振动时有什么特征？【演示】（1）单摆（2）水平弹簧振子（3）竖直弹簧振子提问：这些物体的运动各不相同：运动轨迹是直线的、曲线的；运动方向水平的、竖直的；物体各部分运动情况相同的、不同的……它们的运动有什么共同特征？学生讨论、回答。
教师注意提示学生将这种运动形式与以前学过的直线运动、圆周运动区别开来，然后总结，这些物体的运动总是在“某个中心位置”附近展开的，我们把这个位置称为“平衡位置”（此时“平衡位置”这个概念可以稍微模糊一些），把物体在某个平衡位置附近所作的往复运动叫做机械振动。
（二）新课教学板书：物体在某一中心位置两侧所做的往复运动叫机械振动。
高中物理第十一章机械振动第2节简谐运动的描述教案新人教选修
第二节简谐运动的描述物理中心修养主要由“物理观点”“科学思想”“科学研究”“科学态度与责任”四个方面组成。
教材剖析本节学习了描述简谐运动的几个物理量，是进一步认识简谐运动的基础课，同时也为后续课程沟通电、电磁振荡等知识的学习打下基础。
因为相位的观点比较抽象，在教课中，能让学生理解相位的物理意义，辨别位移方程中各量的含义就能够了 . 关于基础较好的学生，教师也能够介绍参照圆的方法，以帮助学生更深入地理解相位的观点。
教课目的：（一）物理观点1、知道振幅、周期和频次的观点，知道全振动的含义。
2、认识初相和相位差的观点，理解相位的物理意义。
3、认识简谐运动位移方程中各量的物理意义，能依照振动方程描述振动图象。
（二）科学思想、科学研究1、在学习振幅、周期和频次的过程中，培育学生的察看能力和解决实质问题的能力。
2、学会从相位的角度剖析和比较两个简谐运动。
（三）科学态度与责任1、每种运动都要选用能反应其自己特色的物理量来描述，使学生知道不一样性质的运动包括各自不一样的特别矛盾。
2、经过对两个简谐运动的超前和滞后的比较，学会用相对的方法来剖析问题。
教课要点：简谐运动的振幅、周期和频次的观点；相位的物理意义。
教课难点 :1、振幅和位移的联系和差别、周期和频次的联系和差别。
2、对全振动观点的理解，对振动的快慢和振动物体运动的快慢的理解。
3、相位的物理意义。
教课方法 :剖析类比法、解说法、实验研究法、多媒体教课。
教课器具：CAI 课件、劲度系数不一样的弹簧、质量不一样的小球、秒表、铁架台、音叉、橡皮槌；两个相同的单摆、投电影。
教课过程 :（一）引入新课教师：描述匀速直线运动的物理量有位移、时间和速度；描述匀变速直线运动的物理量有时间、速度和加快度；描述匀速圆周运动的物体时，引入了周期、频次、角速度等能反应其本上节课我们学习了简谐运动，简谐运动也是一种来去性的运动，因此研究简谐运动时我们也有必需像匀速圆周运动同样引入周期、频次等能反应其自己特色的物理量。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
1 简谐运动
课堂合作探究
问题导学
一、弹簧振子
活动与探究1
1．如图甲中弹簧振子水平放置时，思考其在平衡位置的受力情况怎样？乙图中竖直放置时又是怎样的？
2．物理模型是从生活实际中抽象出来的理想模型，它是忽略次要因素、突出主要因素而形成的。
在弹簧振子模型中，忽略的次要因素是什么？突出的主要因素又是什么？与同学讨论分析后得出结论。
迁移与应用1
如图所示，弹簧下端悬挂一钢球，上端固定，它们组成一个振动的系统，用手把钢球向上托起一段距离，然后释放，钢球便上下振动起来，若以竖直向下为正方向，下列说法正确的是（）
A．钢球运动所能达到的最低处为平衡位置
B．钢球原来静止时的位置为平衡位置
C．钢球振动到距原静止位置下方3 cm处时位移为3 cm
D．钢球振动到距原静止位置上方2 cm处时位移为2 cm
1．弹簧振子是一种理想化模型，应满足以下条件：
（1）质量：弹簧质量比振子（小球）质量小得多，可以认为质量只集中于振子（小球）上；
（2）体积：弹簧振子中与弹簧相连的小球的体积要足够小，可以认为小球是一个质点；
（3）阻力：在振子振动过程中，忽略弹簧与小球受到的各种阻力；
（4）弹性限度：振子从平衡位置拉开的最大位移在弹簧的弹性限度内。
2．物体原来静止时的位置为其平衡位置。
振动物体的位移都是以平衡位置为参考点，物体在平衡位置正方向上，位移为正，反之为负。
二、简谐运动及其图象
活动与探究2
1．回忆先前学过的位移的概念，然后再分析一下振动系统中的位移又有什么特殊的地方。
2．教材中介绍了哪些获取振动系统位移—时间图象的方法？
3．教材记录振动的绘图中，为什么都要匀速拉动纸带？
4．试探究简谐运动的位移方向和速度方向特点。
迁移与应用2
如图所示是用频闪照相的方法获得的弹簧振子的位移—时间图象，下列有关该图象的说法正确的是（）
A．该图象的坐标原点建立在弹簧振子的平衡位置
B．从图象可以看出小球在振动过程中是沿t轴方向移动的
C．为了显示小球在不同时刻偏离平衡位置的位移，应让底片沿垂直t轴方向匀速运动D．图象中小球的疏密显示出相同时间内小球位置变化快慢不同
1．振动图象描述的是振动质点的位移随时间的变化关系，而非质点运动的轨迹。
比如弹簧振子沿一直线做往复运动，其轨迹为一直线，而它的振动图象却是正弦曲线。
2．从简谐运动的图象上可以获取以下信息
简谐运动的图象是正弦（或余弦）曲线，图象的横轴表示时间、纵轴表示位移，从图象上可直接看出不同时刻振动质点的位移大小和方向、速度的方向和速度大小的变化趋势。
例如：若远离平衡位置，则速度越来越小，加速度、位移越来越大，若靠近平衡位置，则速度越来越大，加速度、位移越来越小，如图中振子在P1点，从正位移向着平衡位置运动，则速度为负且增大，位移、加速度正在减小，振子在P2点向负位移远离平衡位置运动，则速度为负且减小，位移、加速度正在增大。
三、简谐运动的对称性
活动与探究3
简谐运动具有明显的对称性，你能找出哪些具有对称性的物理量？
迁移与应用3
一水平弹簧振子做简谐运动，下列说法中正确的是（）
A．加速度增大时，速度必增大
B．加速度增大时，速度必减小
C．位移相同时，速度必相同
D．速度相同时，位移必相同
1．灵活应用简谐运动的对称性会使问题简化。
2．解答这类问题时要特别注意位移、速度、加速度的矢量性。
当堂检测
1．下列运动中属于机械振动的是（）
A．人趴在地上做俯卧撑
B．水塘里的芦苇在微风作用后的左右摆动
C．五星红旗迎风飘扬
D．钓鱼时浮标在水中的上下浮动
2．如图（a），一弹簧振子在AB间做简谐运动，O为平衡位置。
如图（b）是振子做简谐运动时的位移—时间图象。
则关于振子的加速度随时间的变化规律。
下列四个图象中正确的是（）
3．有一弹簧振子做简谐运动，则下列说法正确的是（）
A．加速度最大时，速度最大
B．速度最大时，位移最大
C．位移最大时，加速度最大
D．位移为零时，加速度最大
4．手机是常用的通信工具，当来电话时，它可以用振动来提示人们。
振动原理很简单：是一个微型电动机带动转轴上的叶片转动。
当叶片转动后，电动机就跟着振动起来。
其中叶片的形状你认为是下图中的（）
5．如图，小球套在光滑水平杆上，与弹簧组成弹簧振子，O为平衡位置，小球在O附近的AB间做简谐运动，设向右为正方向，则：
（1）速度由正变负的位置在___________________点。
（2）位移为负向最大的位置在___________________点。
答案：
课堂·合作探究
【问题导学】
活动与探究1：
1．答案：甲图中水平放置且振子处在平衡位置时，小球在竖直方向上受到杆的支持力和自身的重力，二力平衡，水平方向上不受力。
竖直放置时，小球在竖直方向上受到弹簧的弹力和自身的重力，二力平衡，水平方向不受力。
两种情况下处于平衡位置时弹簧的受力不同，但小球所受的合力都为零。
弹簧振子的平衡位置是合力为零的位置，不一定是弹簧处于原长的位置。
2．答案：弹簧振子模型忽略的次要因素是球与杆的摩擦、弹簧的质量（即所谓的“轻弹簧”），突出的主要因素是弹簧的弹性和球的质量。
迁移与应用1：BC 解析：振子平衡位置的定义为振子原来静止时的位置，故A错，B 对。
振子的位移为从平衡位置指向某时刻所在位置的有向线段，据题意可判断C对，D错。
活动与探究2：
1．答案：以前学过的位移是指物体（质点）相对初始位置的位置变化，用从初位置指向末位置的有向线段来表示，不同时间内的位移不一定相同。
振动系统中的位移是专指振子偏离平衡位置的位移，所以其起始点定位在平衡位置。
这种特定位移的方向是由平衡位置指向某时刻振子的位置，所以偏离平衡位置的位移的方向总是背离平衡位置，大小为平衡位置到该位置的距离。
2．答案：（1）频闪照相法；（2）用传感器与计算机结合获取图象的方法。
3．答案：因为匀速拉动纸带时，纸带的位移与时间成正比，即x ＝vt ，这样，一定的位移就对应确定的时间，所以只有匀速拉动纸带，才能用纸带移动的距离表示时间。
4．答案：简谐运动的位移是指离开平衡位置的位移，所以位移的方向总是背离平衡位置指向外侧，只要振动物体通过同一位置，其位移的方向是一定的，而速度的方向就是运动方向，在振动物体经历同一位置（除最大位移处）时，速度的方向有两种可能：指向平衡位置或背离平衡位置。
迁移与应用2：AD 解析：从图象中能看出坐标原点在平衡位置，A 对。
横轴是由底片匀速运动得到的，已经转化为时间轴，小球只在x 轴上振动，所以B 、C 错。
因图象中相邻小球之间所经时间相同，密处说明位置变化慢，D 正确。
活动与探究3：答案：如图所示，物体在A 与B 间运动，O 点为平衡位置，C 和D 两点关于O 点对称，则有：
1．时间的对称
（1）振动质点来回通过相同的两点间的时间相等，即t DB ＝t BD 。
（2）质点经过关于平衡位置对称的等长的两线段时间相等，即t CO ＝t OD 。
图中t OB ＝t BO ＝t OA ＝t AO ，t OD ＝t DO ＝t OC ＝t CO ，t DB ＝t BD ＝t AC ＝t CA 。
2．速度的对称
（1）物体连续两次经过同一点（如D 点）的速度大小相等，方向相反。
（2）物体经过关于O 点对称的两点（如C 与D ）的速度大小相等，方向可能相同，也可能相反。
3．位移和加速度的对称
（1）物体经过同一点（如C 点）时，位移和加速度均相同。
（2）物体经过关于O 点对称的两点（如C 与D ）时，位移与加速度均是大小相等，方向相反。
迁移与应用3：B 解析：如图所示，振子在A 、B 间做简谐运动，O 点为平衡位置，C 、D 关于O 点对称。
由图可知，当振子远离平衡位置O 运动时，位移增大，加速度增大，而速度减小；当振子向平衡位置O 运动时，位移减小，加速度减小，而速度增大。
所以在简谐运动过程中，速度和加速度的变化趋势总是相反的。
选项A 错误，选项B 正确。
振子由O 向B 运动经过D 点时和由B 向O 运动经过D 点时，位移相同，速度大小相等，但方向相反，说明位移相同时，速度不一定相同。
选项C 错误。
振子由B 向O 运动经过D 点时和由O 向A 运动经过C 点时，速度大小相等，方向相同，而位移虽然大小相等，但方向相反，说明速度相同时，位移不一定相同，选项D 错误。
【当堂检测】
1．BD 解析：物体在平衡位置附近的往复运动是机械振动，显然以上A 、C 两种说法中涉及的物体的运动不符合这一定义。
2．C 解析：弹簧振子的加速度a ＝－k m
x ，即大小与偏离平衡位置的位移成正比，方向总与位移方向相反，C 正确。
3．C 解析：振子的加速度最大时，振子处在最大位移处，此时振子的速度为零；而速度最大时，振子在平衡位置，位移和加速度都为零。
4．A 解析：B 、C 、D 中图形均为中心对称图形，转动起来不会引起振动。
5．答案：（1）A （2）B
解析：（1）最大位移处是振动小球改变运动方向的位置，因此速度由正变负的位置在A 点。
（2）位移最大的位置在B 点和A 点，由于题干中设向右为正方向，故位移为负向最大的位置在B 点。