高中物理人教必修一(教案)简谐运动

1、5/5简谐运动【教学目标】1了解什么是机械振动、简谐运动。2正确理解简谐运动图象的物理含义，知道简谐运动的图象是一条正弦或余弦曲线。【教学重点】掌握简谐运动的回复力特征及相关物理量的变化规律。【教学难点】1分清偏离平衡位置的位移与位移的概念。2知道在一次全振动中速度的变化。【教学过程】一、复习提问、新课导入教师：我们学习机械运动的规律，是从简单到复杂：匀速运动、匀变速直线运动、平抛运动、匀速圆周运动，今天学习一种更复杂的运动简谐运动。二、新课教学（一）机械振动振动是自然界中普遍存在的一种运动形式，请举例说明什么样的运动就是振动？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

2、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？归纳：1定义：物体在平衡位置（中心位置）两侧附近所做往复运动。通常简称为振动。平衡位置指的是振子原来静止时的位置。（一般情况下指物体在没有振动时所处的位置。）2特点：（1）对称性。（2）周期性。教师：观察判断下列物体的运动是否是机械振动：（二）弹簧振子教师展示弹簧振子的运动，引出：1概念：小球和弹簧所组成的系统称作弹簧振子，有时也把这样的小球称做弹簧振子或简称振子。2弹簧振子是理性化模型：（1）不计阻力。（2）弹簧的质量与小球相比可以忽略。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。让学生观察总结

3、弹簧振子运动有什么特点。（三）弹簧振子的位移时间图象1位移x：振动物体的位移x用从平衡位置指向物体所在位置的有向线段表示。2画法：振动物体的位移x用从平衡位置指向物体所在位置的有向线段表示。坐标原点O平衡位置横坐标t振动时间纵坐标x振子偏离平衡位置的位移规定在O点右边时位移为正，左边时位移为负。3弹簧振子的位移时间图象教师：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。思考：如何理解这就是振子的位移时间图象

4、，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：上图中画出的小球运动的x-t图象很像正弦曲线，是不是这样呢？方法一、验证法：假定是正弦曲线，可用刻度尺测量它的振幅和周期，写出对应的表达式，然后在曲线中选小球的若干个位置，用刻度尺在图中测量它们的横坐标和纵坐标，代入所写出的正弦函数表达式中进行检验，看一看这条曲线是否真的是一条正弦曲线。方法二、拟合法：在图中，测量小球在各个位置的横坐标和纵坐标，把测量值输入计算机中作出这

5、条曲线，然后按照计算机提示用一个周期性函数拟合这条曲线，看一看弹簧振子的位移时间的关系可以用什么函数表示。结论：弹簧振子的振动图像是一条正弦曲线。教师用沙摆进行演示，加深学生的记忆。【演示】当弹簧振子振动时，沿垂置于振动方向匀速拉动纸带，沙摆在摆动的过程中就在纸带上画出一条振动曲线。说明：匀速拉动纸带时，纸带移动的距离与时间成正比，纸带拉动一定的距离对应振子振动一定的时间，因此纸带的运动方向可以代表时间轴的方向，纸带运动的距离就可以代表时间。介绍这种记录振动方法的实际应用例子：心电图仪、地震仪。理论和实验都证明：简谐运动的振动图象都是正弦或余弦曲线。让学生思考后回答：振动图象在什么情况下是正弦

6、，什么情况下是余弦？（由开始计时的位置决定。）【例题】（1）质点离开平衡位置的最大位移？（2）2s末、4s末、8s末、10s末质点位置在哪里？（3）2s末、6s末质点朝哪个方向运动？（4）质点在6s末、14s末的位移是多少？（5）质点在4s、16s内通过的路程分别是多少？【练习检测】1思考判断（正确的打“”，错误的打“”）（1）弹簧振子的平衡位置都在原长处。（ ）（2）振动的物体可以做直线运动，也可以做曲线运动。（ ）（3）弹簧振子的运动是简谐运动。（ ）（4）振子的位移相同时，速度也相同。（ ）（5）简谐运动的图象都是正弦或余弦曲线。（ ）2下列运动中属于机械振动的是（ABE ）A小鸟飞走后

7、树枝的运动B爆炸声引起窗子上玻璃的运动C匀速圆周运动D竖直向上抛出的物体的运动E人说话时声带的振动3如图所示，弹簧下端悬挂一钢球，上端固定组成一个振动系统，用手把钢球向上托起一段距离，然后释放，下列说法正确的是（ CDE ）A钢球运动的最高处为平衡位置B钢球运动的最低处为平衡位置C钢球速度最大处为平衡位置D钢球原来静止时的位置为平衡位置E钢球在平衡位置时所受合力为零4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，若x轴方向为图中水平方向，y轴方向为图中竖直方向，下列有关该图象的说法中正确的是（ACE ）A该图象的坐标原点是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x轴方向移动的C从图象可以看出小球在振动过程中是沿y轴方向移动的D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E图象中小球的疏密显示出相同时间内小球位置变化的快慢不同5如图所示是表示一质点做简谐运动的图象，下列说法正确的是（ACD）At0时刻振子的加速度最大Bt1时刻振子正通过平衡位置向正方向运动Ct2时刻振子的位移最大Dt3时刻振子正通过平衡位置向正方向运动E该图象是从平衡位置开始计时画出的6如图所示是某振子做简谐运动的图象，以下说法中正确的是（BDE）A