振动和波-教学设计

第四讲振动和波【教学目的】（正文内容均采用宋体11号字，标题加粗）1、知道简谐振动的基本概念2、会判断简谐振动，并能求出振动周期3、了解机械波的有关知识【学习目标】（学生填写，老师不用考虑）1、这节课，我可以掌握的内容是：2、这节课，我有困难掌握的内容可能是：3、我可能有的疑问是：=1\*GB3①=2\*GB3②=3\*GB3③【课堂精讲】（请老师填写）简谐振动的基本概念物体在跟位移大小成正比，并且总是指向平衡位置的力作用下的振动叫做简谐振动。简谐振动的判据:物体的受力或运动，满足下列三条件之一者，其运动即为简谐运动：①物体运动中所受回复力应满足；②物体的运动加速度满足；③物体的运动方程可以表示为。上述的三条并不是互相独立的。其中条件①是基本的，由它可以导出另外两个条件②和③。学法精讲（2）例题精讲:如图所示是甲、乙两个单摆做简谐运动的图象，则下列说法中正确的是()A．甲、乙两摆的振幅之比为2∶1B．t＝2s时，甲摆重力势能达到最大，乙摆动能达到最大C．甲、乙两摆的摆长之比为4∶1D．甲、乙两摆摆球在最低点时向心加速度大小一定相等解析：选A.由图知甲、乙两摆的振幅分别为2cm、1cm，故选项A对；t＝2s时，甲摆在平衡位置处，乙摆在振动的最大位移处，故选项B错；由单摆的周期公式，推出甲、乙两摆的摆长之比为1∶4，故选项C错；因摆球摆动的最大偏角未知，故选项D错．（3）通关检测：“嫦娥一号”载人飞船的成功发射，标志着我国航天技术新的突破．如果宇航员将在地面上校准的摆钟拿到月球上去．(1)若此钟在月球上记录的时间是1h，那么实际的时间是多少？(2)若要在月球上使该钟与在地面上时一样准，摆长应如何调节？(已知g月＝eq\f(g地,6))解析：(1)设在地球上该钟的周期为T0，在月球上该钟的周期为T，设在月球上指示的时间为t，则在月球上该钟在时间t内振动的次数N＝eq\f(t,T).设在地面上振动次数N时所指示的时间为t0，则有N＝eq\f(t0,T0)，所以eq\f(t,T)＝eq\f(t0,T0)又T＝2πeq\r(\f(l,g))所以t0＝eq\f(T0,T)·t＝eq\r(\f(g月,g地))·t＝eq\f(\r(6),6)×1h＝eq\f(\r(6),6)h所以地面上的实际时间为eq\f(\r(6),6)h.(2)要使其与在地面上时走得一样准应使T＝T0，即eq\f(l地,g地)＝eq\f(l月,g月)，l月＝eq\f(g月,g地)·l地＝eq\f(1,6)l地．应将摆长调为原来的eq\f(1,6).判断简谐振动，计算振动周期学法精讲（2）例题精讲：一长列火车依惯性驶向倾角为a的小山上，当列车完全停下来时，列车一部分在山上（如图所示）。试求列车从开始上山到停下来所经历的时间。列车全长为L，摩擦忽略。（3）通关检测：如图，一正方体木块浮在水面，因外界扰动而沿竖直方向上下振动，设木块的边长为l，密度为，水的密度为。（1）证明木块作简谐振动，并求其振动周期；（2）若已知时木块经过平衡位置以速度向下运动，试求出物体的振动方程（取平衡位置为坐标原点，向下为坐标轴正方向）。机械波学法精讲1、机械振动在介质中的传播形成的波叫做机械波。按质点的振动方向和波的传播方向之间的关系，机械波可分为横波和纵波。波的图象:在直角坐标系中，横坐标表示媒质中各个质点的平衡位置；纵坐标表示某一时刻各质点偏离平衡位置的位移。振动图象和波动图象的区别波动图象：某一时刻，各质点偏离平衡位置的位移；振动图象：表示某一质点在各个时刻偏离平衡位置的位移。（2）例题精讲:将一根长为100多厘米的均匀弦线，沿水平的x轴放置，拉紧并使两端固定，现对离固定的右端25cm处（取该处为原点O，如图1所示）的弦上一点施加一个沿垂直于弦线方向（即y轴方向）的扰动，其位移随时间的变化规律如图2所示。该扰动将沿弦线传播而形成波（孤立的脉冲波），已知该波在弦线中的传播速度为s，且波在传播和反射过程中都没有能量损失。（1）试在图1中准确地画出自O点沿弦向右传播的波在t=时的波形图。（2）该波向右传播到固定点时将发生反射，反射波向左传播，反射点总是固定不动的，这可看成向右传播的波和向左传播的波相叠加，使反射点的位移始终为零。由此观点出发，试在图1中准确地画出t=时的波形图。（3）在图1中准确地画出t=时的波形图。（3）通关检测：如图所示为声波干涉演示仪的原理图．两个U形管A和B套在一起，A管两侧各有一小孔．声波从左侧小孔传入管内，被分成两列频率________的波．当声波分别通过A、B传播到右侧小孔时，若两列波传播的路程相差半个波长，则此处声波的振幅________；若传播的路程相差一个波长，则此处声波的振幅________．解析：由同一波源分成的两列波频率相同，符合两列机械波干涉的条件．当两列波的路程差等于半波长的奇数倍时，振动减弱；当路程差等于波长的整数倍时，振动加强．答案：相同减小增大【课后巩固】（请老师填写，属于学生课后的练习作业）结合精选练习引导学生自主学习、独立思考，进一步理解知识点之间的衔接，构建完整的知识网络。学生通过巩固性的练习，进一步消化课程内容，从而达到熟练掌握的目的。给出题目考查的知识点难易度、能力层次和答案解析。1．关于弹簧振子的振动，下列说法中正确的有()A．周期与振幅有关，振幅越小，周期越小B．振子经过平衡位置时速度为零C．在平衡位置时速度最大D．在最大位移处，因为速度为零所以加速度也为零2．如图所示，一根轻弹簧竖直直立在水平地面上，下端固定，在弹簧的正上方有一个物块．物块从高处自由下落到弹簧上端O，将弹簧压缩，当弹簧被压缩了x0时，物块的速度变为零．从物块与弹簧接触开始，物块的加速度的大小随下降的位移x变化的图象可能是图中的()【参考答案】（请老师填写，所有课后习题参考答案附在学案最后面）1．解析：选C.弹簧振子的周期取决于弹簧的劲度系数和振子的质量，称为固有周期，与振幅大小无关，A项错误；振子振动过程中越靠近平衡位置速度越大，在平衡位置处速度最大，最大位移处速度为零．由牛顿第二定律可知，振动过程中加速度a＝－eq\f(kx,m)，即在最大位移处加速度最大，故B、D错误，C项正确．2．解析：选D.根据题意，由能量守恒可知eq\f(1,2)kx2＝mg(h＋x)，其中k为弹簧劲度系数，h为物块下落处距O点的高度，x为弹簧压缩量．当x＝x0时，物块速度为0，