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北京市育园中学高二年级 物理学科课堂设计 第 周 第 课时上课时间 年 月 日 星期 编制人 霍忠明 11.1简谐运动学习目标：（1）了解什么是机械振动； （2）了解简谐运动条件与特点学习重点难点 ：了解简谐运动条件与特点自主学习与探究：1.机械振动定义:_ _ _。OABCDOABCDOBCDA1简谐运动：1）画出图中三个位置相对于原点的位移方向及回复力的方向振动中的位移y都是以_为起点的，方向从_指向末位置，大小为_。简谐运动的受力特点：回复力大小和_成正比，方向和_正好相反 即F=_观察弹簧振子及单摆的运动（理想化的模型）。 2）简谐运动的规律：在平衡位置：速度 ；位移 。远离平衡过程中：速度 ；位移_ _。离平衡位置最远时：速度 ；位移_ _。精讲释惑：简谐运动图像：下表给出了振子不同时刻t的位移y，用描点法画出y-t图yt0t/s00010020.030.040.050.060.070.080.09位移y/m0-0.028-0.04-0.02800.0280.040.02800.028 拓展延伸：1简谐运动是一种： A匀速运动 B变速运动 C匀加速运动 D匀减速运动2.弹簧振子在光滑水平面上做简谐运动，在振子向平衡位置运动的过程中A振子所受的回复力逐渐增大B振子的位移逐渐增大C振子的速率逐渐减小 D弹簧的弹性势能逐渐减小巩固提高：如图所示，弹簧振子以O点为平衡位置，在A、B间做简谐振动，下列说法正确的是 （ ）A振子在A、B处的速度均为零B振子通过O点后，速度方向改变C振子通过O点后，位移方向改变D振子从OB或从OA的运动都是减速运动课题：11.2简谐运动的描述学习目标：1、知道什么是振动的振幅、周期和频率及相位。 2、理解周期和频率的关系及固有周期、固有频率的意义。 3、了解简谐运动的数学表达式，体会数学知识在物理问题中的应用。重点：振动的振幅、周期和频率 难点：简谐运动的数学表达式自学导引：1、振幅：OAB振幅定义：如图_。振幅物理意义：振幅的2倍表示振动物体_的大小。2、周期 频率全振动：若从A点开始运动，则_周期定义：_。频率定义：_周期（频率）物理意义：表示物体_的物理量。周期和频率之间的关系：_周期单位：_,频率单位_。注意：自由振动的振子周期只和振动系统本身性质有关。学习过程：振幅和位移的区别？振幅是指振动物体离开平衡位置的_；而位移是_位置与振动物体所在位置之间的有向线段。对于一个给定的振动，振子的位移是时刻_的，但振幅是不变的。3简谐运动表达式阅读教材讨论： 公式中的A代表振动的_。叫做_或 ；它与频率f之间的关系为： ；例1. 一个作简谐运动的质点，先后以同样大小的速度通过相距10cm的A、 B两点，历时0.5s(图5-7)过B点后再经过t=0.5s质点以方向相反、大小相同的速度再次通过B点，则质点振动的周期是 A0.5sB1.0sC2.0sD4.0s例2.某简谐运动的位移与时间关系为：y=0.1sin（100t）cm, 由此可知该振动的振幅是_cm，频率是 z，零时刻振动物体的速度与规定正方向_（填“相同”或“相反”).巩固练习：1.关于振幅的各种说法，正确的是（ ）A. 振幅是振子离开平衡位置的最大距离B. 振幅大小表示振动范围的大小C. 振幅有时为正，有时为负D. 振幅大，振动物体的频率也一定大2.振动的周期就是指振动物体（ ）A. 从任一位置出发又回到这个位置所用的时间B. 从一个最大偏移位置运动到另一个最大偏移位置所用的时间C. 从某一位置出发又以同一运动方向回到这个位置所用的时间D. 经历了两个振幅的时间3质点沿直线以O为平衡位置做简谐运动，A、B两点分别为正最大位移处与负最大位移处的点，A、B相距10cm，质点从A到B的时间为0.1s，从质点到O点时开始计时，经0.5s，则下述说法正确的是（ ）A振幅为5cm B振幅为10cmC通过路程50cm D质点位移为50 cm4质点做简谐运动的周期为0.4s，振幅为0.1m，从质点通过平衡位置开始计时，则经5s，质点通过的路程等于_m，位移为_myt05.画出下列甲乙俩个物体的振动图像(即位移-时间图像) 甲：y=2sin2t 乙 ：y= 2sin(2t+)学习反思：11.3简谐运动的回复力和能量学习目标：（1）掌握简谐运动的定义；了解简谐运动的运动特征；（2）掌握简谐运动的动力学公式；了解简谐运动的能量变化规律。学习重点难点 ：简谐运动的动力学分析和能量分析自主学习与探究：1.简谐运动定义:_ _ _2 回复力：_学习过程： 画出图中三个位置位移，回复力的方向OABDCOABDCOABDC简谐运动的受力特点：回复力大小和_成正比，方向和_正好相反 即F=_XvF、a动能势能AA-OOO-BB根据上图振子在不同位置及各个过程填下列表格，精讲释惑：例1在简谐运动中，振子每次经过同一位置时，下列各组中描述振动的物理量总是相同的是 A速度 B加速度 C动能和位移 D回复力例2 . 如上图所示，是一弹簧振子，设向右方向为正，O为平衡位置，则（ ）AaO位移为负值，速度为正值 BOb时，位移为正值，加速度为负值CbO时，位移为负值，速度为负值DOa时，位移为负值，加速度为正值拓展延伸：1.弹簧振子在光滑水平面上做简谐运动，在振子向平衡位置运动的过程中（ ）A振子所受的回复力逐渐增大B振子的位移逐渐增大C振子的速率逐渐减小 D弹簧的弹性势能逐渐减小2.一质点做简谐运动，其离开平衡位置的位移与时间t的关系如图所示，由图可知（ ）A质点振动的频率为4 B质点振动的振幅为2cm C在t=3s时刻，质点的速率最大 D在t=4s时刻，质点所受的合力为零3.做简谐运动的物体，当位移为负值时，以下说法正确的是 （ ）A速度一定为正值，加速度一定为正值B速度不一定为正值，但加速度一定为正值C速度一定为负值，加速度一定为正值D速度不一定为负值，加速度一定为负值巩固提高：4.当一弹簧振子在竖直方向上做简谐运动时，下列说法正确的（ ）A振子在振动过程中，速度相同时，弹簧的长度一定相等B振子从最低点向平衡位置运动过程中，弹簧弹力始终做负功C振子在振动过程中的回复力由弹簧的弹力和振子的重力的合力提供D振子在振动过程中，系统的机械能一定守恒5.关于弹簧振子做简谐运动时的能量，下列说法正确的有 （ ）A等于在平衡位置时振子的动能 B等于在最大位移时弹簧的弹性势能 C等于任意时刻振子动能与弹簧弹性势能之和 D位移越大振动能量也越大11.4、单摆学习目标：1、知道什么是单摆；2、理解单摆振动的回复力来源及做简谐运动的条件；3、知道单摆的周期和什么有关，掌握单摆振动的周期公式，并能用公式解题。学习重点难点 ：掌握单摆振动的周期公式，并能用公式解题自主学习与探究：1、简谐运动的物体，先后两次经过轨迹上同一点时，哪些物理量一定是相同的？2、简谐运动物体的运动条件是什么？其运动学方程是什么？为什么单摆振动是简谐运动回复力从哪里来？条件：摆角5猜想：单摆的周期受那些因素的影响呢？实验证实演示1将摆长相同，质量相同的摆球拉到不同高度释放图现象与结论：演示2将摆长相同，质量不同的拉到同一高度摆球释放现象与结论：演示3将摆长不同，质量相同的摆球拉到同一高度释放现象与结论：荷兰物理学惠更斯研究了单摆的振动，在大量可靠的实验基础上，经过一系列的理论推导和证明得到周期公式： 条件： 。由周期公式我们看到T与两个因素有关，当g一定，T与成 比；当L一定，T与成 比；L，g都一定，T就一定了，对应每一个单摆有一个固有周期T， 精讲释惑：例 1：已知某单摆的摆长为L，振动周期为T，试表示出单摆所在地的重力加速度g.例 2：有两个单摆，甲摆振动了15次的同时，乙摆振动了5次，则甲乙两个摆的摆长之比为_。拓展延伸：1、单摆作简谐运动时的回复力是（ ） A.摆球的重力 B.摆球重力沿圆弧切线的分力 C.摆线的拉力 D.摆球重力与摆线拉力的合力2、一个单摆，周期是T。a. 如果摆球质量增到2倍，周期将 ； b. 如果摆的振幅增到2倍，周期将 ； c. 如果摆长增到2倍，周期将 ； d. 如果将单摆从赤道移到北京，周期将 ； e. 如果将单摆从海面移到高山，周期将 ； 3.秒摆:周期为2s的单摆为秒摆。试计算出秒摆的摆长？（g=9.8m/s2)巩固提高：4、小明家从广州搬到北京去,搬家时把家中的大摆钟也带到北京去了.问:1.这个摆钟到 北京后是否还准时? 2.若不准,是偏慢还是偏快? 3.如须调整应该怎样调节?5.一摆长为L的单摆,在悬点正下方5L/9处有一钉子,则这个单摆的周期是多少？11.5 外力作用下的振动学习目标：1.知道什么是受迫振动，知道受迫振动的频率等于驱动力的频率。2.知道什么是共振以及发生共振的条件。 3.知道共振的应用和防止的实例。学习重点难点 ：共振以及发生共振的条件自主学习与探究：1、简谐运动中 和 在发生相互转化，但机械能的总量保持不变，即机械能守恒。振动的能量与振幅有关，振幅越大，振动的能量 。2、固有频率： 。3、阻尼振动：（1）阻尼：当系统受到 的阻力的作用时，我们就说振动受到了 。（2）阻尼振动：阻尼振动是指振幅逐渐_的振动，阻尼振动的机械能 。一、 预习检测：1、已知单摆的摆长为L，当地的重力加速度为g，让单摆自由摆动，求此单摆的固有频率为 。2、若单摆在摆动中受到较大空气阻力的作用，则单摆做 yt0画出此时振动的位移时间图像。二、要点精析：1、受迫振动：（1）驱动力： 。（2）受迫振动： 叫受迫振动。结论：物体做受迫振动时，振动稳定后的频率等于 。跟物体的 没有关系。试举出受迫振动的实例： 2、共振演示实验：让A球先振动起来，观察：（1）其他小球振动的共同点 （2）其他小球振动的不同点 结论：共振：驱动力的频率等于 时，受迫振动的振幅 ，这种现象叫做共振。 3、共振曲线纵轴：表示受迫振动的振幅. 横轴：表示驱动力的频率.f1的含义： 。4、共振的应用与防止：在需要利用共振时，应使驱动力的频率接近或等于振动系统的_频率；而在需要防止共振时，应使驱动力的频率与振动系统的_频率不同。应用的实例： 防止的实例： 精讲释惑：例1、自由摆动的秋千，摆动的振幅越来越小，下列说法正确的是（ )A.机械能守恒 B.能量正在消失C.总能量守恒，机械能减小 D.只有动能和势能的相互转化例2、如图所示，当弹簧振子自由振动时，测得振动频率为2Hz。若匀速转动摇把，每分转240转。当振子振动稳定后，它的振动周期为A0.5 s B0.25 s C2 s D4 s拓展延伸：1、共振的条件是_，产生共振时，物体的振幅_.2.铁路上每根铁轨长12 m，若支持车厢的弹簧固有周期是0.6 s，列车以下列哪一速度行驶时，车厢振动得最厉害（ )A.20 m/s B.5 m/s C.6 m/s D.12 m/s巩固提高：3一悬挂于天花板上的单摆的共振线如图，由图可知（1）此单摆的摆长为。()（2）共振时单摆的振幅为。12.1波的形成与传播学习目标：1、知道直线上机械波的形成过程及传播特点2、知道什么是横波，知道波峰和波谷；知道什么是纵波，知道疏部和密部学习重点难点 ：知道什么是横波，知道波峰和波谷自主学习与探究：1.机械波：（1）介质： 。（2）机械波； 在 中传播，形成了机械波。2.横波和纵波：（1）横波：（2）纵波：一、创设情景：日常生活中,发现皮球掉入池塘中,能否通过往池塘丢入石块,借助石块激起的水波将球冲到岸边吗?二、要点精析：1、机械波产生的条件：观察绳波的演示：机械波产生的条件： 2、波的形成观察波的演示仪的演示：3传播的特点：画出下列质点随振源振动过程 vp0 p1 p2 p3 p4 p5 p6 p7 p8 p0 p1 p2 p3 p4 p5 p6 p7 p8 思考：（1）、各质点的初始振动方向有什么关系？（2）、各质点的运动先后顺序有何规律？（3）、各质点的运动有什么特点？（4）、波传播究竟传递了什么？（5）、振源每完成一次全振动，波传播的距离一样吗？说明了什么？总结：波的形成和传播的特点：3、横波和纵波区别： 4、波动和振动的区别：类别振动波动研究现象力的来源运动性质联系 精讲释惑：例1：日常生活中,发现皮球掉入池塘中,能否通过往池塘丢入石块,借助石块激起的水波将球冲到岸边吗?例2、关于波下列说法正确的是( ).质点振动方向总是垂直于波传播的方向.波在传播的过程中，沿波的传播方向上的介质质点依次做受迫振动.物体做机械振动，一定产生机械波.如果振源停止振动，在介质中传播的振动也立即停止。拓展延伸：1、如图10-2所示是沿绳向右传出的一列横波。在图上画出各质点的振动速度方向，并回答下列问题：（1）速度最大的点是_、_；（2）第5点所在的位置是波的_。12.2波的图像学习目标：1.明确波图象的物理意义2.能够从波的图象中求解：已知波的传播方向求各个质点的振动方向会画出经过一段时间后的波形图；会求解经过一段时间后质点通过的路程和位移学习重点难点 ：振动图像和波的图像区别自主学习与探究：YXO波的传播方向画出甲图中半个周期后绳波波形。甲 乙YXO波的传播方向学习过程：机械波的图象：在平面直角坐标系中，用横坐标表示_；用纵坐标表示某一时刻，各质点_，连接各位移矢量的末端，得出的曲线即为波的图象，简谐波的图象是_曲线.2可以证明.介质中有正弦波传播时，介质的质点在做_运动.3.波形曲线表示介质中的_在_的位移，振动图象则表示介质中_在_的位移.精讲释惑：YXov例1. 判断a,b两点速度方向ba判断方法：画出乙图中各点的运动方向例2. 如图为一列简谐横波在某一时刻的波形图，此时刻质点F的运动方向如图所示，则A.该波向左传播B.质点B和D的运动方向相同C.质点C比质点B先回到平衡位置D.此时质点F和H的加速度相同xyA拓展延伸：如图，为一简谐波t=0时刻的波形图，试画出介质中的A质点在此后一段时间内的振动图象。12.3波长、频率和波速学习目标：1、掌握波长、频率、波速的物理意义；2、能在机械波的图象中识别波3、掌握波长、频率和波速之间的关系，并会应用这一关系进行计算和分析问题；学习重点难点 ：掌握波长、频率和波速之间的关系自主学习与探究：提问1： =0m、 =0.1 m、 =0.2 m、 =0.3 m、 =0.4 m、 =0.5 m、 =0.6 m这些质点的振动方向如何？ 提问2：在这些质点中振动相同的是哪些点？_,_ _,_提问3：振动完全相同指什么？提问4：相邻的振动完全相同的质点间的水平距离都相等吗？总结：这就是波长，用_表示，国际单位是_波长：_ 提问5：设波源的振动频率是f，则波传播的频率是多少？总结出波长、频率和波速的关系： _ 精讲释惑：例题1：如图中的实线是一列简谐波在某一时刻的波形曲线.经0.5s后，其波形如图中虚线所示设该波的周期 大于0.5s（1）如果波是向左传播的，波速是多大?波的周期是多大? （2）如果波是向右传播的，波速是多大?波的周期是多大? 拓展延伸：1由原点O处的波源发生的一列简谐波沿x轴正向传播，在t=0时刻的波形曲线如图所示，已知这列波的质点P连续出现两次波峰的时间间隔为0.4s，则（ ）A. 这列波的波长为5mB. 这列波的传播速度为10m/sC. 当t=0.7s时，质点Q第一次到达波峰D. 质点Q到达波峰时，质点P恰好到达波谷12.4 波的干涉学习目标：1、知道波的叠加原理2、知道两列频率相同的波才能发生干涉现象；知道干涉现象的特点3、知道波的干涉现象是特殊条件下的叠加现象，知道干涉现象是波特有的现象学习重点难点 ：知道波的干涉现象是特殊条件下的叠加现象自主学习与探究： 1、波的叠加：几列波相遇时能够保持 ，继续传播，在他们重叠的区域里，介质的质点同时参与 ，质点的位移等于 。2、波的干涉：（1）波的干涉： 。（2）产生稳定干涉的条件：_ _。一、创设情景：把两块石子在不同的地方投入池塘，就有两列波在水面传播。两列波相遇时，会不会像两个削球相碰时那样，改变各自的运动状态呢？二、要点精析：1、波的叠加原理：视频讨论：（1）如图所示，两列波频率、振幅相同，讨论A点的振动情况A（2）如图所示，两列波频率、振幅相同，讨论A点的振动情况A2、波的干涉：观察干涉实验：波的干涉： 相同的两列波叠加，使某些区域的 ，某些区域的 。这种现象叫做波的干涉，形成的图样常常称为 。讨论加强区和减弱区形成的原因：精讲释惑：例：如图中s1和s2是两个相干波源,以s1和s2为圆心的两组同心圆弧分别表示在同一时刻两列波的波峰和波谷,实线表示波峰,虚线表示波谷,a、b、c三点中,振动加强的点是 ,振动减弱的点是 ,再过1/2周期,振动加强的点是 ,振动减弱的点是 . 拓展延伸：1、关于两列波的稳定干涉现象，下列说法正确的是（ ）A.任意两列波都能产生稳定干涉现象B.发生稳定干涉现象的两列波，它们的频率一定相同C.在振动减弱的区域，各质点都处于波谷D.在振动加强的区域，有时质点的位移等于零2、当两列振动情况完全相同的水波发生干涉时，如果两列波的波峰在P点相遇，下列说法正确的是（ ）A.质点P的振动始终是加强的B.质点P的振幅最大C.质点P的位移始终最大D.质点P的位移有时为零3、如图所示表示两个相干波源S1、S2产生的波在同一种均匀介质中相遇.图中实线表示某时刻的波峰，虚线表示的是波谷，下列说法正确的是( )A.a、c两点的振动加强，b、d两点的振动减弱B.e、f两点的振动介于加强点和减弱点之间C.经适当的时间后，加强点和减弱点的位置互换D.经半个周期后，原来位于波峰的点将位于波谷，原来位于波谷的点将位于波峰12.5波的衍射 多普勒效应学习目标：1.知道什么是波的衍射现象和发生明显衍射现象的条件知道衍射现象是波特有的现象2.知道什么是多普勒效应，知道它是波源与观察者之间有相对运动时产生的现象。学习重点难点 ：知道什么是多普勒效应自主学习与探究： 1、波的衍射：（1）波的衍射： 。（2）“闻其声而不见其人”是声波的_现象.（3）实验表明，当缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长_，或者比波长更_时，能观察到明显衍射现象.（4）衍射是_特有的现象。2、由于_之间有相对运动，使观察者感到_发生变化的现象叫做多普勒效应，如果二者相互接近，观察者接收到的频率_，如果二者远离，观察者接收到的频率_。一、创设情景：1、怎样理解“闻其声而不见其人”？2、你站在站台上，一列火车鸣着笛经过你时，你听到的汽笛声音调一样吗？二、要点精析：1、波的衍射：观察实验：2、发生明显衍射的条件：观察实验：条件： 。强调：干涉现象、衍射现象是波所特有的现象。3、多普勒效应：（1）声源的频率与接收频率的理解：（2）多普勒效应：由于_之间有相对运动，使观察者感到_发生变化的现象。4、举例说明多普勒效应的应用： 。精讲释惑：例1如图所示是观察水面波衍射的实验装置，AC和BD是两块挡板，AB是一个孔，O是波源，图中已画出波源所在区域波的传播情况，每两条相邻波纹（图中曲线）之间距离表示一个波长，则对于波经过孔之后的传播情况，下列描述正确的是( )A.此时能明显观察到波的衍射现象B.挡板前后波纹间距离相等C.如果将孔AB扩大，有可能观察不到明显的衍射现象D.如果孔的大小不变，使波源频率增大，能更明显地观察到衍射现象例2铁路工人可以通过火车的汽笛声判断火车的运行方向和快慢，如果汽笛声变得尖细，则火车_（填“靠近”或“远离”）工人；如果汽笛声频率变化加快，说明火车在_（填“加速”或“减速”）.拓展延伸：1、下面哪些应用是利用了多普勒效应( )A.利用地球上接收到遥远天体发出的光波的频率来判断遥远天体相对于地球的运动速度B.交通警察向行进中的汽车发射一个已知频率的电磁波，波被运动的汽车反射回来时，根据接收到的频率发生的变化，就可知汽车的速度，以便于交通管理C.铁路工人用耳贴在铁轨上可判断火车的运动情况D.有经验的战士从炮弹飞行的尖叫声判断飞行炮弹是接近还是远去2、下列关于波的衍射的说法正确的是( )A.衍射是一切波特有的现象B.对同一列波，缝、孔或障碍物越小衍射现象越明显C.只有横波才能发生衍射现象，纵波不能发生衍射现象D.声波容易发生衍射现象是由于声波波长较大3、在水波槽的衍射实验中,若打击水面的振子的频率是5HZ,水波在槽中的传播速度为0.05m/s,为观察到显著的衍射现象,小孔直径d应为( )A. 10cm B. 5cm C. d1cm D. drB，则下列说法正确的是（ ）A 光从水中折射入空气，颜色不变，频率变大B 光从水中折射入空气，颜色不变，频率不变C 水对A光的折射率较大，B在水中的波长较长D 光从水中射入空气，A的临界角较大，B在水中的速度较大例2右图所示是用干涉法检查某块厚玻璃的上表面是否平整的装置，检查中所观察到的干涉条纹如图乙所示，则 ( )A.产生干涉的两列光波分别是由a的上表面和b的下表面反射的B.产生干涉的两列光波分别是由a的下表面和b的上表面反射的C.产生干涉的两列光波分别是由a的上表面和b的上表面反射的D. 产生干涉的两列光波分别是由a的下表面和b的下表面反射的拓展延伸：1.水中同一深度排列着四个不同颜色的球，如从水面上方俯视这些球，则感觉最浅的球是A紫球B. 红球 C. 绿球 D. 黄球14.1电磁波的发现学习目标：1.了解电磁波发现的历史，初步了解麦克斯韦电磁理论 2.知道电磁波的概念，并体会电磁场的物质性，领会实验对物理发展的意义 学习重点难点 ：麦克斯韦电磁理论自主学习与探究：由电路知识可知，导体中产生电流，一定是处在_当中，使电荷作定向移动。由以上两点麦克斯韦猜想，在电磁感应现象当中，产生电场的实际是_,即使没有形成闭合回路，也应该产生。由于麦克斯韦坚信自然规律的统一性和和谐性，他大胆假设，变化的电场就像导线中的电流一样，会在空间产生_即_。实际上，麦克斯韦建立电磁场理论和预言电磁波的存在并不像上述的那么简单，而是经过了长期的研究，他首先是被法拉第用几个简洁的观点阐述电磁学错综复杂的内容所吸引，决定为法拉第的场的概念提供数学模型，因而为此作了大量的研究工作，采取类比、假设、建立理想模型、运用数学工具分析物理问题等手段，历经20余年，使之电磁理论成为经典物理学的重要支柱麦克斯韦推断，如果空间有变化的电场，那么它就会在周围引起周期性变化的_,这个变化的_又会引起新的变化的_,于是变化的_和_交替产生，由近及远传播，一个伟大的预言诞生了空间可能存在_.麦克斯韦预言，电磁波的速度应该是：_,因为光本身是按_规律传播的电磁振动。在机械波中，是位移随_作周期性的变化；而电磁波中是_;_在周期性变化麦克斯韦电磁波