简谐振动的描述教学设计.doc

课程名称1大学物理C章节名称第十章：机械振动10.2简谐振点的运动学课堂时间45分钟教学内容主要内容1、简谐振动的运动学方程2、简谐振动的三个重要参量3、简谐振动的旋转矢量表示法结构衔接本节在上节简谐振动的动力学特征的基础上，进行了加深，对简谐振动的描述。并为下一节简谐振动的能量进行了铺垫，起了承上启下的作用。教学目标知识与应用1、掌握描述简谐振动的各物理量（特别是相位）的物理意义及各量之间的相互关系。2、掌握旋转矢量法。3、掌握谐振动的基本特征。方法与思维1、能用旋转矢量法分析有关问题。2、能建立弹簧振子或单摆谐振动的微分方程。能根据给定的初始条件写出一维谐振动的运动方程，并理解其物理意义。3、会用矢量表示和计算简谐振动，体会矢量在物理中的意义。观念与精神1、通过弹簧振子的实例引入学习，要让学生了解生活与物理的关系，同时学会用科学的思维看待事实。2、培养学生的好奇心，鼓励学生积极寻求答案，尊重实证，培养学生正确的科学态度。3、渗透具体问题具体分析的辩证唯物主义思想，帮助学生建立辩证唯物主义的世界观。学情分析知识基础 前一节已经对简谐振动的动力学特征有了一定的理解和应用，以及对弹簧振子有了初步的学习，对矢量运算有了一定的认识，有利于本堂课程的教学。思维特点因为学生第一次接触此知识点，对次没有过多的前概念，因此对本节的学习有一定的认知上的难度。本次内容应着重强调描述简谐振动的物理量，强调学生的数学运算的思维，并能将其运用于实际问题的解决。教学内容及教学安排教学过程教学内容时间分配教学策略知识回顾1.弹簧振子模型2.微振动的简谐振动约5分钟1.提问点评。2.进一步强化弹簧振子模型求解思路，为下一步简谐振动的运动学方程的推导奠定基础。导入一、弹簧振子回顾弹簧振子； 约10分钟1.通过弹簧振子的案例分析，培养学生抽象逻辑苏伟能力。2.PPT课件展示图片。授课二、简谐振动的运动学方程微分方程的解可写为： 令 则 质点离开平衡位置的位移x按余弦（或正弦）函数随时间t 而改变，称为简谐振动的表达式三、描述简谐振动的三个重要参量1.振幅A定义：按简谐运动学方程，物体的最大位移不能超过A，物体的偏离平衡位置的最大位移的绝对值叫做振幅。已知：初始条件t=0，x=x0,v=v0设问：振幅是多少结果：2.周期、频率、圆频率定义：物体做简谐振动时，周而复始完成一次全振动所需的时间叫作简谐振动的周期T。所以定义：单位时间内系统所完成的完全振动的次数称为频率。所以定义：系统在2s时间内完成的完全振动的次数，称为圆频率。所以3. 相位和初相位定义：把能确定系统任意时刻振动状态的物理量叫作简谐振动的相位。 即当t=0时的相位叫初相位 即，可见初相位是由初始条件确定的。1.通过由浅入深的讨论得到简谐振的运动学方程，并扩展讨论至每一个描述简谐运动的物理量，引导学生进行演绎思维的训练。授课三、简谐振动的旋转矢量表示法 如图（63）所示，在图平面内画坐标轴OX，由原点O作一个矢量，使它的长恰等于振幅A这个矢量称为振幅矢量；t0时，振幅矢量与X轴所成的角等于初位相这个矢量，以数值等于圆频率的角速度、在图平面内绕O点作逆时针方向的匀速转动在时刻t，振幅矢量经过的位置，它和X轴所成的角恰等于该时刻的位相；这时振幅矢量在X轴上的投影Acos（），恰表示简谐振动的位移x E为闭合曲面上任一dS面处的电场强度，EdS为通过面元dS的电场强度通量，就表示通过整个闭合曲面S的电场强度通量；这样，振幅矢量的末端点Q在X轴上的投影P，就是作简谐振动的质点在时刻t的位置在振幅矢量的转动过程中，Q点作匀速圆周运动（有时把这个圆称为参考圆），而Q的投影P点就在OX轴上作简谐振动；振幅矢量转一周所需的时间与简谐振动的周期相等约25分钟2. 给出旋转矢量表示的方法，引导学生发现自然真理的公式抽象并能够欣赏自然的简单美，引导学生更深层次的思考和探究。3. 启发学生自己由浅入深、由简入繁、由个别到一般问题逐层深入的探讨，调动学生积极参与高斯定理的证明过程，从而完成知识的深入理解和内化。4.PPT课件展示与板书推导结合，逐层推进，条理清晰加深印象。总结小结 1、简谐振动的运动学方程2、简谐振动的三个重要参量3、简谐振动的旋转矢量表示法约5分钟1. 引导学生总结本节内容，梳理知识线索，并通过例题和联系进行强化。学科前沿动态1、简谐振动在心电图仪的应用及研究2、简谐振动在地震仪的应用及研究课程资源共享及课外资源推荐教学内容资源1、大学物理简明教程附录矢量的加法和减法2、大学物理简明教程附录矢量合成的解析法3、大学物理简明教程附录矢量的模和单位矢量课外推荐阅读1、燕山大学大学物理精品课程/jpk/jiaoan.asp?cid=1292、西北工业大学大学物理精品课程/info/1181/6374.htm3、物理/CN/volumn/home.shtml教学整体设计思路板书设计10.2 简谐振动的运动学复习：弹簧振子模型：微振动的简谐振动：一、 简谐振动的运动学方程微分方程的解可写为： 令 则二、描述简谐振动的三个重要参量1、 振幅2、 周期、频率、圆频率3、 相位和初相位当t=0时的相位叫初相位 即三、简谐振动的旋转矢量表示法重点与难点对策重点：描述简谐振动的各物理量、旋转矢量法难点：旋转矢量法策略：由浅入深、有特殊到一般。 分析弹簧振子模型的运动微分方程求解得一般简谐振动的运动规律举例 的物理涵义。方法手段提问点评、讲述人物故事、多媒体视频实验演示、黑板图示和公式推导、 PPT课件展示、例题演练、反馈和总结。教具多媒体教学辅助系统（图片及视频资料），黑板（推导演草）。作业10-2、10-4思考1.如果已知简谐振动的运动方程，还可通过运动方程知道哪些物理量？2.请思考简谐振动的运动方程的适用范