2019-2020年高中物理11.1简谐运动教案新人教版选修3-4

1、2019-2020年高中物理11.1简谐运动教案 新人教版选修3-4【教学目标】（一）知识与技能1、知道什么是弹簧振子，理解振动的平衡位置和位移。2、知道弹簧振子的位移一时间图象，知道简谐运动及其图象。（二）过程与方法通过对简谐运动图象的绘制，认识简谐运动的特点。（三）情感、态度与价值观1、通过对简谐运动图象的绘制，培养认真、严谨、实事求是的科学态度。2、从图像中了解简谐运动的规律，培养分析问题的能力及审美能力（逐步认识客观存 在的简洁美、对称美等）。【教学重点】理解简谐运动的位移一时间图象。【教学难点】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。【教学方法】实验演示、讨论与归纳、

2、推导与列表对比、多媒体模拟展示【教学用具】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【教学过程】（一）引入新课在自然界中有一种很常见的运动，如微风中树枝的颤动、心脏的跳动、钟摆的摆动、水中浮标的上下浮动、 担物行走时扁担的颤动、声带的振动、地震时大地的剧烈振动，这些物体的运动称之为机械振动，简称振动。振动是自然界中普遍存在的一种运动形式。（演示振动实例，建立振动的概念，归纳振动的特点）演示：一端固定的钢尺、单摆、水平和竖直的弹簧振子、穿在橡皮绳上的塑料球、音叉的叉股等物体的振动。问题： 这些物体的运动各不相同，运动轨迹有的是直线，有的是曲线；运动方向有的在水平方向

3、，有的在竖直方向；物体各部分的运动情况有的相同、有的不同，那么它们的 运动有什么共同特征呢？归纳： 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。物体振动时有一个中心位置，如琴弦振动的中心位置就是琴弦静止时或未开始振动时的位置。这个位置称为平衡位置。（ 1）平衡位置：物体振动时的中心位置，振动物体未开始振动时相对于参考系静止的位置。（ 2）机械振动：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。（用多媒体展示振动的几个实例，在多媒体展示过程中强化 “平衡位置”和 “往复运动”）教师： 振动是

4、一种新的运动形式。我们研究问题的方法都是由浅入深、由简到繁的。简谐运动是机械振动中最简单的运动形式，所以我们下面先来研究简谐运动。（二）进行新课1弹簧振子演示：水平放置的弹簧振子的振动。观察、分析、讨论：小球原来静止的位置就是平衡位置。小球在平衡位置附近所做的往复运动，是一种机械振动。小球的运动是平动，可以看作质点。忽略小球与水平杆之间的摩擦，弹簧的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。这样的系统称为弹簧振子。演示：竖直方向上弹簧振子的振动。（引导学生观察、体会弹簧振子的“平衡位置”和“往复运动”，增强感性认识。）说明：在中学阶段只研究在没有阻力的理想

5、条件下弹簧振子的运动。簧振子是一个理想化的模型，它忽略了一些次要的因素。2 .弹簧振子的位移一时间图象教师：要进一步研究弹簧振子的运动规律，我们首先来研 究振子的位移如何变化。说明：以小球的平衡位置为坐标原点，沿运动方向建立坐 标轴。规定小球在平衡位置右边时，位移为正，在平衡位置左 边时，位移为负。教师：用频闪照相的方法来显示振子在不同时刻的位置。投影如图11.1 2。思考：如何理解这就是振子的位移时间图象，即 x-t图象。学生：思考、讨论。发表见解。因为摄像底片从下向上匀速运动，底片运动的距离与时间小球称为振子。弹算除的佛阳WU；成正比。因此，可用底片运动的距离代表时间轴。振子的频闪照片反映

6、了不同时刻，振子离 开平衡位置的位移。也就是位移随时间变化的规律。教师：板画，如图所示。A:x a:1; mww* x，-引导学生观察振子从 Z O A - OH A的一个循环，这一 循环可分为四个阶段： ZO OA、A 一。OHA分析在 这四个阶段中振子位移的变化， 并将定性分析的结论填入表格 中。由A到O运动过程中，位移方向由 O-A,随着振子不断地向 O靠近，位移越来越小。振子的运动A- O8 AA - OO A对O点位移的方向怎样？大向右向左向左向右小如何变化？减小增大减小增大总结：振动物体的位移与运动学中的位移含义不同，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，末位置

7、是振子所在的位置。因而振子对平衡位置的位移方向始终背离平衡位置。3 .简谐运动及其图象教师：观察弹簧振子的位移一时间图象，可以发现该图象像数学中学过的何种图象？学生：正弦图线。教师：精确的实验和理论研究表明，弹簧振子的位移随时间按正弦规律变化。像这样，质点的位移随时间按正弦规律变化的振动，叫做简谐运动。简谐运动的位移一时间图象为正弦曲线。简谐运动是机械振动中最简单、最基本的的振动。弹簧振子的运动就是简谐运动。教师：怎样来记录振动的图象呢？演示：在弹簧振子的小球上安装一只绘图笔，让一条纸带在与小球振动方向垂直的方向上匀速运动，笔在纸带上画出的就是小球的振动图象。教师：介绍这种方法在实际中的重要应

8、用。如医院里的心电图仪、 地震仪中绘制地震曲线的装置等，都用类似的方法记录振动情况。如图所示。14号M钟景。j的4白1（三）课堂总结、点评物体在平衡位置附近所做的往复运动，叫做机械振动。弹簧振子是我们学习的又一个理想化的物理模型。忽略小球与水平杆之间的摩擦，弹簧的质量与小球质量相比也忽略不计，这样的系统称为弹簧振子。弹簧振子的位移随时间按正弦规律变化，其位移一时间图象是一条正弦曲线。这样的振动叫做简谐运动。简谐运动是机械振动中最简单、最基本的的振动。（四）课余作业完成P5 问题与练习”的题目。阅读P4科学漫步中的短文。附：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

9、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。简谐运动中振子的“位移” x实质是位置矢量，与运动学中讲的位移矢量不同，中学没 有严格区分这两个矢量，我们通俗地说成是相对于平衡位置的位移。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。2019-2020年高中物理11.1简谐运动导学案 新人教版选修3-4学习目标：(1) 了解什么是机械振动；(2)掌握简谐运动回复力的特征；(3)掌握从图形图象分析简谐振动位移随时间变化的规律(4)通过简谐运动图象分析回

10、复力 ，加速度，速度随时间变化规律知识梳理一机械振动1.机械振动定义：2机械振动的条件：3举出一些生活事例说明：机械振动是自然界普遍的一种运动形式，一定是变速运动.强化训练1.随着电信业的发展，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* e *ABCD2 .关于机械振动，下列说法正确的是（）A.往复运动就是机械振动B .机械振动是靠惯性运动的，不需要有力的作用C.机械振动是受回复力作用D .回复力是物体所受的合力3 .下述说法中正确的是（）A.树枝在风中摇动

11、是振动B.拍篮球时，篮球的运动是振动C.人走路时手的运动是振动D.转动的砂轮的边缘上某点的运动是振动，圆心可以看作是振动中心二简谐运动（1）弹簧振子：（理想化的模型）：（2）简谐运动：（3）简谐运动的规律：在平衡位置：速度 、动能、动量 ；位移 、回复力 、加速度在离开平衡位置最远时：速度 、动能、动量；位移、回复力、加速度O振动中的位移 x都是以 为起点的，方向从 指向末位置，大小为。加速度与回复力、位移的变化一致,在两个“端点” ,在平衡位置为,方向总是指向 。强化训练4.关于简谐运动的有关物理量，下列说法中错误的是 （）A.回复力方向总是指向平衡位置.B.向平衡位置运动时，加速度越来越小

12、，速度也越来越小.C.加速度和速度方向总是跟位移方向相反.D.速度方向有时跟位移方向相同，有时相反.5.作简谐运动的物体每次通过同一位置时，都具有相同的A.加速度.B.动量.C.动能.D.位移.6.简谐运动是一种:.匀加速运动D.变加速运动E.匀减速运动7.如图所示，弹簧振子以O点为平衡位置作简谐振动,当它从 C向。点运动的过程中，位移方向及其大小的变化是A.向右，逐渐增大C.向左，逐渐增大8.如图所示，弹簧振子以B.向右，逐渐减小D.向左，逐渐减小B间做简谐振动，下列说法。点为平衡位置，在 AI正确的是（）A.振子在A、B处的加速度和速度均为零j一工AOBB.振子通过O点后，加速度方向改变C

13、.振子通过O点后，速度方向改变D.振子从O- B或从 8 A的运动都是匀减速运动9.做简谐运动的弹簧振子，下述说法中正确的是（）A.振子通过平衡位置时，速度最大B .振子在最大位移处时，加速度最大C.振子在连续两次通过同一位置时，位移相同D.振子连续两次通过同一位置时，动能相同，机械能相等二、填空题11 .回复力的作用是能使物体 平衡位置，它是大小 ,方向 的力（填不变或变化）。12 .弹簧振子振动的最大位移是1cm,则完成一次全振动振子通过的路程是cm 。13 . 一物体做简谐振动，根据物体受回复力和速度的大小的变化及方向可判定物体的运动性 质，当物体指向平衡位置运动时，物体做 运动，当物体

14、背离平衡位置运动时，物 体做 运动。14 . 一个做简谐振动的弹簧子，当振子的位移达到最大位移的一半时，回复力的大小跟振子 达到最大位移时的回复力之比为 ;加速度的大小跟振子达到最大位移时的加速度 之比为。例题解析例题1 一弹簧振子在一条直线上做简谐运动，第一次先后经过 M N两点时速度v（v丰0）相同，那么，下列说法正确的是A.振子在M N两点受回复力相同B.振子在M N两点对平衡位置的位移相同C.振子在M N两点加速度大小相等D.从M点到N点，振子先做匀加速运动，后做匀减速运动思路点拨建立弹簧振子模型如图 91所示.由题意知，振子第一次先后经过M N两点时速度v相同，那么，可以在振子运动路

15、径上确定M N两点，M N两点应关于平衡位置O对称，且由M运动到N,振子是从左侧释放开始运动的 （若M点定在。点右侧，则振子是从 右侧释放的）.建立起这样的物理模型，这时问题就明朗化了.A ： 1 ；卜 少$西,二3| HMOV 图9-1解题过程 因位移、速度、加速度和回复力都是矢量，它们要相同必须大小相等、方 向相同.M N两点关于。点对称，振子回复力应大小相等、方向相反，振子位移也是大小相 等，方向相反.由此可知， A B选项错误.振子在 M N两点的加速度虽然方向相反，但大小 相等，故C选项正确.振子由 MHO速度越来越大，但加速度越来越小，振子做加速运动，但 不是匀加速运动.振子由 8N速度越来越小，但加速度越来越大，振子做减速运动，但不是 匀减速运动，故 D选项错误.由以上分析可知，该