2019-2020年高中物理 1.1 简谐运动教案1 教科版选修3-4
1. 简谐运动-教科版选修3-4教案

简谐运动-教科版选修3-4教案一、教学目标1.了解简谐运动的定义和特征。
2.掌握简谐运动的周期、频率、圆周频率和相位差的计算方法。
3.掌握简谐运动的物理量之间的数学关系,并能够运用数学公式解决简单的简谐运动问题。
4.能够分析简谐运动与波动在现实生活中的应用。
5.提高学生的物理实验能力和数据处理能力。
二、教学内容1.简谐运动的定义和特征。
2.简谐运动的周期、频率、圆周频率和相位差的计算方法。
3.简谐运动的物理量之间的数学关系。
4.简谐运动在现实生活中的应用。
5.进行简谐运动相关的物理实验。
三、教学重难点重点:掌握简谐运动的定义和特征,了解简谐运动的周期、频率、圆周频率和相位差的计算方法,掌握简谐运动的物理量之间的数学关系难点:理解简谐运动与波动的物理量之间的关系,并能够运用数学公式解决复杂的简谐运动问题。
四、教学方法1.讲授:使用多媒体讲授简谐运动的相关知识点,介绍简谐运动的周期、频率、圆周频率和相位差的计算方法,以及简谐运动与波动的物理量之间的关系。
2.实验:设计简谐运动相关的实验,让学生积极参与实验过程,了解简谐运动的实际应用,提高学生的物理实验能力和数据处理能力。
3.讨论:组织学生进行小组讨论,让学生能够互相交流和分享自己的看法和经验,加深对简谐运动的理解和掌握。
五、教学步骤及内容第一步:引入1.引导学生思考“恒定的周而复始的物理现象在生活中有哪些?”。
2.安排学生小组活动,让每个小组讨论并汇报自己的答案。
3.引导学生认识简谐运动并简单介绍简谐运动的特征和应用。
第二步:知识讲解1.讲解简谐运动的定义和特征。
2.通过多媒体教学介绍简谐运动的周期、频率、圆周频率和相位差的计算方法。
3.讲解简谐运动的物理量之间的数学关系。
第三步:实验环节1.安排简谐运动相关实验。
2.学生自主设计实验方案,进行实验操作,记录实验数据。
3.进行实验数据分析和讨论,加深对简谐运动的理解。
第四步:概括总结1.总结简谐运动的相关知识点。
1.1《简谐振动》教案(鲁科版选修3-4)

1.1《简谐振动》学案【学习目标】1、知道简谐振动地概念,掌握简谐振动图像地获取方法;2、理解简谐振动地图像特点,会根据图像分析简谐振动;3、知道周期、频率、振幅、位移等一系列描述简谐运动地基本概念.【学习重点】简谐振动地图像获取及分析、用函数及图像表达简谐运动、理解简谐振动地系列概念地物理意义.【知识要点】一、机械振动<1)平衡位置:物体振动时地中心位置,振动物体未开始振动时相对于参考系静止地位置.<2)机械振动:物体在平衡位置附近所做地往复运动,叫做机械振动,通常简称为振动.<3)振动特点:振动是一种往复运动,具有周期性和往复性.二.弹簧振子①小球原来静止地位置就是平衡位置.小球在平衡位置附近所做地往复运动,是一种机械振动.②小球地运动是平动,可以看作质点.③忽略小球与水平杆之间地摩擦,弹簧地质量与小球质量相比也忽略不计,将小球拉离平衡位置后由静止释放,小球能够自由滑动.这样地系统称为弹簧振子.2.弹簧振子地位移-时间图象3.简谐运动及其图象简谐运动是机械振动中最简单、最基本地地振动.弹簧振子地运动就是简谐运动.物体在跟位移大小成正比,并且总指向平衡位置地力作用下地振动,叫做简谐运动.写出F=-kx说明式中F为回复力;x为偏离平衡位置地位移;k是常数,对于弹簧振子,k是劲度系数,对于其他物体地简谐运动,k是别地常数;负号表示回复力与位移地方向总相反.质点地位移随时间按正弦规律变化地振动,叫做简谐运动.简谐运动地位移-时间图象为正弦曲线.【典型例题】例1、如图所示,在光滑水平面上,用两根劲度系数分别为k1、k2地轻弹簧系住一个质量为m地小球,开始时,两弹簧均处于原长,后使小球向左偏离x后放手,可以看到小球将在水平面上作往复振动,试问小球是否作简谐运动?分析:为了判断小球地运动性质,需要根据小球地受力情况,找出回复力,确定它能否写成F=-kx地形式.解读:以小球为研究对象,竖直方向处于力平衡状态,水平方向受到两根弹簧地弹力作用,设小球位于平衡位置O左方某处时,偏离平衡位置地位移为x,则左方弹簧受压,对小球地弹力大小为F1=k1x,方向向右.右方弹簧被拉伸,对小球地弹力大小为F2=k2x方向向右.小球所受回复力等于两个弹力地合力,其大小为F=F1+F2=(k1+k2>x,方向向右,令k=k1+k2,上式可写成F=kx 由于小球所受回复力地方向与位移x地方向相反,考虑方向后,上式可表示为F=-kx所以,小球将在两根弹簧地作用下,沿水平面简谐运动.说明:由本题可归纳出判断物体是否作简谐运动地一般步骤:确定研究对象<整个物体或某一部分)→分析受力情况→找出回复力→表示成F=-kx地形式<可以先确定F地大小与x地关系,再定性判断方向).【达标训练】1.做简谐运动地质点,先后经过同一点时,下列物理量哪些是不同地< )A.速度 B.加速度 C.位移 D.动能OBC 2.某个弹簧振子在水平方向上做简谐运动,下列说法中正确地是< ) A .该振子地加速度和位移大小成正比,方向相反 B .该振子地加速度和位移大小成正比,方向相同 C .该振子做非匀变速运动D .该振子做匀变速运动3.弹簧振子做简谐运动时,下列说法中正确地是< ) A .若位移为负值,则速度一定为正值B .振子通过平衡位置时,速度为零,加速度最大C .振子每次通过平衡位置时,加速度相同,速度也相同D .振子通过同一位置时,速度不一定相同,但加速度一定相同 4.如图,一水平弹簧振子,O 为平衡位置,振子在B 、C 之间做简谐运动,设向右为正方向,则振子< )A .由C 向O 运动时,位移为正值,速度为正值,加速度为正值B .由O 向B 运动时,位移为正值,速度为正值,加速度为负值C .由B 向O 运动时,位移为负值,速度为正值,加速度为负值D .由O 向C 运动时,位移为负值,速度为负值,加速度为正值5.水平方向做简谐运动地物体偏离平衡位置地位移为X ,速度为V ,加速度为a ,则< )A .X 与V 同向时,物体加速B .X 与V 反向时,物体加速C .V 与a 同向时,位移变大,D .V 与a 反向时,位移变大6.关于水平方向上做简谐运动地弹簧振子地位移,加速度和速度间地关系,下列说法中正确地是< )A .位移减小时,加速度减小,速度增大B .位移地方向 总是跟加速度地方向 相反,跟速度地方向相同C .振子地运动方向 指向平衡位置 时,速度地方向 跟位移方向相同D .振子地运动方向改变时,加速度地方向也改变7.如图,若水平弹簧振子在B 、C 间做简谐运动,O 点为平衡位置,则< ) A .振子在经过O 点时速度最大,回复力也最大 B .振子在经过O 点时速度最大,回复力为零C .振子在由C 点向OOBC加速度却逐渐增大D.振子在由O 点向B点运动地过程中,弹性势能逐渐增大,加速度却逐渐减小,则在位移8.若做简谐运动地弹簧振子地振幅是A,最大加速度地值为amX=A/2处振子地加速度值a=.答案:申明:所有资料为本人收集整理,仅限个人学习使用,勿做商业用途.。
11.1 简谐运动 优秀教案优秀教学设计高中物理选修3-4新课 (9)

11、1简谐运动的教学设计一、教材分析高中物理教材总共涉及匀速直线运动、匀变速直线运动、平抛运动、匀速圆周运动、机械振动这五种特殊的运动形式。
匀变速直线运动学生在初中学生学习,在模块1学生学习匀变速直线运动(加速度恒定且与速度在同一条直线上),在模块2学习了抛体运动(加速度恒定且与速度不在同一条直线上)和匀速圆周运动(加速度大小不变方向变化)。
机械运动这种运动形式安排在最后学习,是因为它的运动规律较前几种运动更复杂(它的加速度大小和方向都发生变化)。
《简谐运动》作为第一节课,一定要开好头,一定要激发学生的学习兴趣和求知欲。
本节课首先从学生身边和生活中的实例引出振动的概念,首先给学生鲜明的感官认识。
然后按从简单到复杂,一般到特殊,从运动学的角度认识弹簧振子(新教材在介绍各种运动规律时,都是按先运动再动力学顺序编排)。
再通过演示实验得出弹簧振子的图像(能激发学生兴趣),再通过数据分析(理论)得出其图像是正弦曲线,给出简谐运动的定义,并逐步引导学生认识这种运动形式与其它运动形式的不同。
这样的过程逻辑性强,很符合学生的认知规律。
二、学情分析学生在前面已学过四种运动形式,知道在掌握各种运动规律同时,还要知道各种运动形式所具备的力学条件,即能够建立起运动和力学的联系。
弹簧振子是一种理想化的模型,学生能够理解。
因理想化模型在前面学习质点时,就已学习过,知道如何建立理想化模型。
另外数学课中已学过正弦函数的知识,所以认定弹簧振子的图像是正弦曲线学生很容易接受。
但在本节课涉及到的对平衡位置位移x,学生很容易和前面在运动学中提到的位移(位置的改变)相混淆,所以教学中一定要注意区别。
三、教学目标(一)知识技能目标:1、认识弹簧振子,知道什么是机械振动。
2、知道机械振动中位移的含义,理解位移---时间图象是一条正弦曲线。
3、知道简谐运动的含义。
(二)过程与方法:通过实验画出弹簧振子的图象;通过数据分析揭示出弹簧振子的位移---时间图象是正弦曲线。
11.1 简谐运动 优秀教案优秀教学设计高中物理选修3-4新课 (6)

简谐运动
在同一个位置上小球的位
同?这个问题可以考查学生对物理量(特别是矢量)的理解程度,应让广泛的学生参与。
点特点
点作分析,从面体会简谐运动的
图示为放在光滑水平面上在
A、B间运动的弹簧振子。
(1)小球途经C时,其相对平衡
位置的位移是否一定相同?所受合
外力是否一定相同?
(2)若C点和D点关于位置O
对称,小球在C点和D点的位移有什
么关系?与小球的速度方向有关吗?
PPT
探究问题
注意引导学生如何准确简捷地表述小组讨论后的结论。
同时也形成认真倾听他人观点
如图所示的弹簧振子,小球在
水平方向做简谐运动,O点为小球的
平衡位置,A、B为其左右两端的最
大位移位置。
分析小球的速度如何
变化? 总结其变化特点。
PPT
正弦函数的方程式即是数学表达式,也是有物理意义的物理方程。
将两者统一起来需要一个过程,学生的认识不可能一步到位,教师一定要让学生有个体会过程,不可越俎代
图为某弹簧振子的位移图象,
若此图象为正弦曲线,则弹簧振子
的振动周期为多少?振子离开平衡
位置的最大位移为多少?根据数学
知识写出此正弦函数的方程式。
PPT
板书设计§11.1简谐运动。
教科版高中选修3-4《简谐运动》教案

第2段 分钟
教学目标
1、理解简谐运动的运动规律,位移、回复力、加速度、速度变化的规律。
2、对水平的弹簧振子,能定量地说明弹性势能与动能的转化。
3、分析弹簧振子振动过程中能量的转化情况,提高学生分析和解决问题的能力。
4、简谐运动过程中能量的相互转化,对学生进行物质世界遵循对立统一规律观点的渗透。
时间段落
第3段 分钟
教学目标
1、通过对弹簧振子所做简谐运动的分析,得到有关简谐运动的一般规律性的结论,使学生知道从个别到一般的思维方法。
2、学会证明简谐运动的方法。
内容模块
1.证明P12做一做,竖直弹簧下面的小球做简谐运动。
2.证明P12习题1斜面上弹簧振子为简谐运动。
3.证明P12习题2浮在水中的筷子的运动为简谐运动。
由振动过程的分析可知振子的位移总是相对于平衡位置而言的即初位置是平衡位置位移可以用振子的位置坐标x来表示方向始终从平衡位置指向外侧
教科版高中选修3-4《简谐运动》教案
《教科版高中选修3-4《简谐运动》教案》这是优秀的教学设计文章,希望可以对您的学习工作中带来帮助!
时间运动回复力的特征。
内容模块
振子的运动
A→O
O→A′
A′→O
O→A
对O点位移的方向怎样?大小如何变化?
回复力的方向怎样?大小如何变化?
加速度的方向怎样?大小如何变化?
速度的方向怎样?大小如何变化?
振子的动能
弹簧的势能
系统总能量
教学过程与方法
1.学生填表。
2.学生回答表中的内容。
3.教师总结简谐运动的运动规律。
在教师缄默的情境下学生自主学习活动时间 分钟。
教学过程与方法
2019-2020年高中物理选修3-4简谐运动的描述--相位

2019-2020年高中物理选修3-4简谐运动的描述--相位【教学目标】1、知识目标(1)了解简谐运动位移方程中各量的物理意义,能依据振动方程描绘振动图象;(2)了解初相和相位差的概念,理解相位的物理意义。
2、能力目标(1)学会从相位的角度分析和比较两个简谐运动;(2)会计算两个同频率简谐运动的相位差。
3、德育目标通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分析问题。
【教学重点】(1)相位的物理意义;(2)同频率的简谐运动的相位差的求解。
【教学难点】(1)相位的物理意义;(2)能依据两个同频率的简谐运动的振动图象求解相位差。
【教学方法】举实例、类比法、讲授法、多媒体模拟【教具准备】两个相同的单摆、投影片、CAI课件【课时安排】1课时【教学过程】一、导入新课前面我们学习过描述振动的物理量,振幅表示振动的强弱,周期和频率表示振动的快慢。
用这些物理量能否将振动完整地描述清楚呢?教师在讲台前走路,摆动两只胳膊,尽量做到振幅和周期相同,第一次同相摆动,第二次反相摆动,引导学生比较摆动的差异,得出要描述振动,还有一个振动的步调问题,本节课就来学习这一问题。
二、新课教学1、相位(观察和比较两个摆长相等的单摆做简谐运动的情形)演示:将并列悬挂的两个等长的单摆(它们的振动周期和频率相同),向同一侧拉起相同的很小的偏角同时释放,让它们做简谐运动。
现象:两个简谐运动在同一方向同时达到位移的最大值,也同时同方向经过平衡位置,两者振动的步调一致。
对于同时释放的这两个等长单摆,我们说它们的相位相同。
演示:将两个单摆拉向同一侧拉起相同的很小的偏角,但不同时释放,先把第一个放开,当它运动到平衡位置时再放开第二个,让两者相差1/4周期,让它们做简谐运动。
现象:两者振动的步调不再一致了,当第一个到达另一侧的最高点时,第二个小球又回到平衡位置,而当第二个摆球到达另一方的最高点时,第一个小球又已经返回平衡位置了。
与第一个相比,第二个总是滞后1/4周期,或者说总是滞后1/4全振动。
高中物理简谐运动描述教案
高中物理简谐运动描述教案
一、教学目标:
1. 知识目标:了解简谐运动的定义和特点,能够描述简谐运动的基本量,理解简谐运动的运动方程;
2. 能力目标:能够应用简谐运动的相关知识解答相关问题,区分简谐运动和非简谐运动;
3. 情感态度目标:培养学生认真、细致和耐心的学习态度,培养学生对物理学的兴趣。
二、教学重点和难点:
1. 教学重点:简谐运动的基本量的描述,简谐运动的运动方程;
2. 教学难点:区分简谐运动和非简谐运动,能够应用简谐运动的相关知识解答相关问题。
三、教学过程:
1. 导入:通过一个物体在弹簧上简谐振动的视频展示,引入简谐运动的概念,让学生了解简谐运动的基本特点;
2. 学习:讲解简谐运动的定义和特点,引入简谐运动的基本量(振幅、周期、频率、初相位)的概念,让学生理解这些基本量的意义;
3. 训练:让学生完成简谐运动相关的计算练习,让学生熟练掌握简谐运动的基本量的计算方法;
4. 拓展:讲解简谐运动的运动方程,引入简谐运动和非简谐运动的区别,让学生理解简谐运动的特点;
5. 应用:让学生应用所学知识解答简谐运动相关的问题,让学生理解简谐运动在现实生活中的应用;
6. 总结:通过小结简谐运动的特点和运动量的计算方法,让学生对简谐运动有一个清晰的认识;
7.作业:布置相关作业,让学生巩固所学知识。
四、教学反馈:
1. 教师及时对学生的学习情况进行反馈,帮助学生及时解决学习中的困难;
2. 让学生在反馈中发现自己的不足,进一步改进学习方法,提高学习效果。
1.简谐运动-教科版选修3-4教案
简谐运动 - 教科版选修3-4教案一、教学目标1.掌握简谐运动的定义及其相关概念。
2.熟练掌握简谐运动的基本公式和计算方法。
3.能够应用简谐运动的知识解决问题,如求解简谐振动的周期、频率等。
4.培养学生的科学实验精神,掌握简谐振子实验的基本操作及数据处理方法。
二、教学内容1.简谐运动的概念及其相关概念的讲解;2.简谐振子的公式及其相关计算方法的讲解;3.简谐运动的应用举例及其计算方法的讲解;4.简谐振子实验的设计、操作及数据处理方法。
三、教学重点和难点3.1 教学重点1.简谐运动的概念和相关概念的理解;2.简谐振子的公式及其相关计算方法的掌握;3.简谐振子实验的设计、操作及数据处理方法的掌握。
3.2 教学难点1.理解和掌握简谐运动的概念以及与简谐运动相关的物理概念;2.掌握简谐振子公式的计算方法,并能够灵活运用;3.简谐振子实验的设计、操作及数据处理方法的掌握。
4.1 导入环节教师可以通过实验展示简谐运动的现象或者通过提问学生来引入简谐运动的概念和基本概念。
4.2 正式教学Step 1:简谐运动的定义和相关概念的讲解1.定义:简谐运动是指物体围绕平衡位置以某一频率作平衡振动的运动,其数学表达式为x=Acos(ωt+φ)。
2.相关概念:振幅、周期、频率等。
Step 2:简谐振子的公式及其相关计算方法的讲解1.简谐振子公式:x=Acos(ωt+φ)。
2.简谐振子的定义和性质。
3.振幅、角频率、周期、频率之间的关系。
Step 3:简谐运动的应用举例及其计算方法的讲解1.计算简谐振动的周期、频率等。
2.实际应用中的简谐运动,如弹簧振子、摆锤等。
Step 4:简谐振子实验的设计、操作及数据处理方法。
1.设计简谐振子的实验,包括器材的选择和组装、实验过程的设置等。
2.操作简谐振子实验。
3.数据处理方法,包括数据记录和处理等。
4.3 总结环节教师对简谐运动的概念和相关概念进行回顾和总结,强化学生对简谐运动的理解。
高中物理《简谐运动》优质课教案、教学设计
选修3-4 11.1《简谐运动》教学设计一、本节教材分析简谐运动是最简单、最基本、最有规律性的机械振动,通过学习,使学生既了解到机械振动的基本特点,又体会到振动这种运动形式较直线运动、曲线运动都要复杂.在本节教材中研究弹簧振子的振动情况时,忽略了摩擦力和弹簧的质量,应让学生认真领会这种理想化的方法.二、教学三维目标(一)知识与技能1.知道什么是简谐运动以及物体在什么样的力作用下做简谐运动,了解简谐运动的若干实例.2.理解简谐运动在一次全振动过程中位移、回复力、加速度、速度的变化情况.3.知道简谐运动是一种理想化模型以及在什么条件下可以把实际发生的振动看作简谐运动.(二)过程与方法1.通过对简谐运动中位移、回复力、加速度、速度等物理量间变化规律的综合分析,知道各物理量之间有密切的相互依存关系,学会用联系的观点来分析问题.2.本节中通过对弹簧振子所做简谐运动的分析,得到了有关简谐运动的一般规律性的结论,使学生知道从个别到一般的思维方法.(三) 情感态度与价值观1.通过物体做简谐运动时的回复力和惯性之间关系的教学,使学生认识到回复力和惯性是矛盾的两个对立面,正是这一对立面能够使物体做简谐运动.2.通过对简谐运动的分析,使学生知道各物理量之间的普遍联系三、教学重点1.什么是简谐运动.2.简谐运动中回复力的特点.3.简谐运动过程中的位移、回复力、加速度和速度的变化规律.四、教学难点物体做简谐运动过程中的位移、回复力、加速度、速度的变化规律.五、教学方法1.关于机械振动概念的得出,采用实验演示、多媒体展示、阅读、归纳等综合教法.2.关于弹簧振子和简谐运动规律的教学,采用多媒体模拟展示,结合运动学、动力学相关公式推导表对比等教学方法.六、教学过程设计首先用多媒体出示本节课的教学目标(一)同学们观察动画: 蝴蝶翅膀的振动,小提琴发声实验演示:弹簧的下面挂着一个小球,拉动小球时,小球的运动提出问题:(让学生思考并回答)1、蝴蝶翅膀的振动和小球的运动有什么共同特点?(都在平衡位置附近做往复运动)2、它们为什么会做这样的运动?(受到外力的作用)从而得出机械振动的概念:物体在平衡位置附近所做的往复运动,叫做机械振动,通常简称振动。
1简谐运动-人教版选修3-4教案
简谐运动-人教版选修3-4教案一、教学内容本次教学内容是简谐运动。
简谐运动是物理学中一种很重要的运动方式,它是指物体在势能与动能交替转化,以相等的周期和相等的振幅,沿着固定轨道或直线来进行的运动。
简谐运动广泛应用于机械系统,电子系统,电磁波等领域。
二、教学目标1.理解简谐运动的概念,并能用简谐运动的表达式来描述物体的运动状态;2.掌握简谐运动的基本性质,如周期、角频率、振幅等;3.了解简谐振子的能量,并能用能量在势能和动能之间的转化来分析简谐振子的运动情况;4.掌握简谐运动的图形表达,如位置-时间图像、速度-时间图像、加速度-时间图像等;5.培养学生的动手实践能力,能够进行简谐振动实验并分析实验结果。
三、教学重点1.简谐运动的基本概念和表达式;2.简谐振子的基本能量分析方法。
四、教学难点1.简谐运动的图像表达;2.简谐振子的实验分析。
五、教学方法1.讲授教学法:讲解简谐运动的基本概念、公式、图像的表示方式等;2.演示教学法:通过简谐振子的实验演示,来使学生更好地理解简谐振动的运动情况;3.自主学习教学法:通过简谐振子的实验操作,使学生自学和理解简谐振子的基本原理和表达式。
六、教学过程1. 简谐运动的概念1.引导学生了解简谐运动的基本概念;2.分享简谐运动的实例,如弹簧振子、单摆等;3.通过讲解,让学生理解简谐运动的几何意义。
2. 简谐运动的公式1.通过讲解联立牛顿第二定律和位移反比于一次幂的力学关系来推导简谐运动的公式;2.让学生理解周期、角频率、振幅等基本概念。
3. 简谐振子的能量和图像表达1.让学生通过简单的实验,测定简谐振子的动能和势能;2.通过计算,让学生理解简谐振子的能量在势能和动能之间的转化情况;3.通过实验结果,让学生了解简谐振子的位置-时间图像、速度-时间图像和加速度-时间图像等的表示方法。
4. 简谐振子的实验1.配置简谐振子实验装置,例如压电陶瓷振子等;2.让学生通过实验,观测简谐振子在不同频率下运动情况;3.通过分析实验结果,让学生了解不同频率下简谐振子的运动情况。
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2019-2020年高中物理 1.1 简谐运动教案1 教科版选修3-4
知识目标
1.知道什么是机械振动;
2.知道简谐运动的含义。
能力目标:
1.掌握简谐运动的动力学公式;
2.掌握简谐运动回复力的特征;
3.掌握在一次全振动过程中回复力、加速度、速度随偏离平衡位置的位移变化的规律(定性)。
情感目标
1.培养学生通过实验总结规律的能力.
2.培养学生利用所学知识解释生活中的自然想象,激发学生学习物理的兴趣.
重点难点
重点:
使学生掌握简谐运动的回复力特征及相关物理量的变化规律.回复力的特征是形成加速度、速度、位移等物理量周期性变化的原因。
难点:
偏离平衡位置的位移与运动学中的位移概念容易混淆,这是难点.在一次全振动中速度的变化(大小、方向)较复杂,比较困难。
教学过程
1.机械振动
振动是自然界中普遍存在的一种运动形式,请同学举例说明什么样的运动是振动?
说明微风中树枝的颤动、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。
演示几个振动的实验,要求同学边看边想:物体振动时有什么特征?
(1)一端固定的钢板尺
(2)单摆
(3)弹簧振子
(4)穿在橡皮绳上的塑料球
提出问题: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?
在同学回答的基础上归纳出:物体振动时有一中心位置,物体(或物体的一部分)在中心位置两侧做往复运动,振动是机械振动的简称。
明确:物体(或物体的一部分)在某一中心位置两侧所做的往复运动,叫做机械振动
2.简谐运动
指出简谐运动是一种最简单、最基本的振动,我们以弹簧振子为例学习简谐运动。
(1)弹簧振子
演示气垫弹簧振子的振动。
通过同学的观察、分析、讨论得到:
①滑块的运动是平动,可以看作质点。
②弹簧的质量远远小于滑块的质量,可以忽略不计。
明确:一个轻质弹簧联接一个质点,弹簧的另一端固定,就构成了一个弹簧振子。
③没有气垫时,阻力太大,振子不振动;有了气垫时,阻力很小,振子振动。
说明我们研究在没有阻力的理想条件下弹簧振子的运动。
(2)弹簧振子为什么会振动?
提出问题:当把振子从它静止的位置O拉开一小段距离到B再放开后,它为什么会在B—O—C之间振动呢?
要求同学运用学过的力学知识认真分析、思考。
引导同学分析振子受力及从B→O→C→O→B的运动情况,突出弹力的方向及在O点振子由于惯性继续运动。
归纳得到:物体做机械振动时,一定受到指向中心位置的力,这个力的作用总能使物体回到中心位置,这个力叫回复力。
回复力是根据力的效果命名的,对于弹簧振子,它是弹力。
说明回复力可以是弹力,或其它的力,或几个力的合力,或某个力的分力。
在O点,回复力是零,叫振动的平衡位置。
(2)简谐运动的特征
说明弹簧振子在振动过程中,回复力的大小和方向与振子偏离平衡位置的位移有直接关系。
在研究机械振动时,我们把偏离平衡位置的位移简称为位移。
演示:计算机模拟弹簧振子的振动
引导同学分析、讨论:
振子从B运动到E时,位移大小为|OE|,方向向右;
振子从C运动到D时,位移大小为|OD|,方向向左;
振子运动到O时,位移为零;
位移可以用振子坐标x来表示。
提出问题:弹簧振子振动时,回复力与位移是什么关系?
归纳同学的回答得到:根据胡克定律,弹簧振子的回复力与位移成正比,与位移方向相反。
明确:物体在跟位移大小成正比,并且总指向平衡位置的力作用下的振动,叫做简谐运动。
写出F=-kx
说明式中F为回复力;x为偏离平衡位置的位移;k是常数,对于弹簧振子,k是劲度系数,对于其他物体的简谐运动,k是别的常数;负号表示回复力与位移的方向总相反。
弹簧振子的振动只是简谐运动的一种。
2.在一次全振动中,相关物理量的变化规律
演示:计算机模拟弹簧振子的振动。
(与前面相似,加x、v、a、F的显示)
让同学观察当振子从B→O→C→O→B时,就完成了一次全振动,以后振子会重复上述过程。
(1)位移的变化
演示:x的变化。
(2)回复力的变化
提出问题:当位移x变化时,回复力F如何变化?
在同学回答的基础上明确:根据简谐运动的特征,F与x成正比变化,且方向相反演示:F的变化。
(3)加速度的变化
提出问题:当回复力F变化时,加速度α如何变化?
在同学回答的基础上明确:根据牛顿第二定律,a与F成正比,且方向相同。
演示:a的变化。
(4)速度的变化
引导同学分析讨论:B→O振子怎样运动?
明确:是加速度变小的加速运动,速度v变大,O速度最大。
再分析讨论:O→C振子做什么运动?
明确:是加速度变大的减速运动,速度v变小,C速度为零。
演示:v的变化。
符号约定:增大↑减小↓最大M 零0 向左←向右→要求同学填写指定表格,讨论1~2名同学的所填内容是否正确。