《振动的描述 第1课时》示范课教学设计【物理鲁科版高中选择性必修第一册（新课标）】

2/52振动的描述第1课时教学目标(1)知道振幅、周期和频率的概念，了解固有周期和固有频率。(2)能用这些概念描述、解释简谐运动。(3)会计算经过一段时间后振子的位移和路程。教学重难点教学重点(1)振幅、周期概念的理解。(2)全振动的理解，振子经过一段时间位移、路程的计算。教学难点对全振动概念的理解，对振动的快慢和振动物体运动的快慢的理解。教学准备水平弹簧振子教学过程新课引入为什么女生的声音比男生的声音音调要高？为什么我们能根据声音来辨别自己熟悉的人这些现象都说明振动具有不同为什么女生的声音比男生的声音音调要高？为什么我们能根据声音来辨别自己熟悉的人这些现象都说明振动具有不同的特征，如何科学的描述振动呢？图2图2-7感受声带的振动一、振幅因为振子在M与M’之间做简谐运动，所以振子离开平衡位置的距离x存在最大距离,振子在最大距离的范围类做周期性运动如图所示，如果用M点和M′点表示水平弹簧振子在平衡位置O点右端及左端最远位置，则|OM|=|OM′|=A，我们把振动物体离开平衡位置的最大距离，叫作振动的振幅。振幅是表示振动幅度大小的物理量，常用字母A表示，单位为m。振动物体运动的范围是振幅的两倍。注意：振幅与位移的区别(1)振子的位移是偏离平衡位置的距离，故时刻在变化；但振幅是不变的。(2)位移是矢量，振幅是标量，它等于最大位移的数值。二、周期和频率教师活动：继续关注弹簧振子的运动示意图，并设问如下问题。

(1)物体从M运动到M′，算是一次全振动吗？(2)物体从P0向左运动，再回到P0向右运动，算是一次全振动吗？(3)怎样才算一次全振动？1.全振动的特点：振动物体经过一次往复运动回到原来位置，且速度方向与初始时相同。比如在振幅展示图中，如果从振动物体向右通过O的时刻计时，它将运动到M，然后向左回到O，又继续向左运动到达M′之后又向右回到O。这样一个完整的振动过程称为一次全振动。同理从M向左运动到M′之后又向右回到M是一次全振动，从P0向左运动到M′，再向右运动到M，继续向左回到P0，这也是一次全振动。做简谐运动的物体总是不断地重复着这样的运动过程，不管从哪里作为开始研究的起点，做简谐运动的物体完成一次全振动的时间总是相同的。2.周期：做简谐运动的物体完成一次全振动所需的时间，用T表示，单位s。3.频率：物体完成全振动的次数与所用时间之比叫作振动的频率，数值等于单位时间内完成全振动的次数。用f表示，单位是赫兹，简称赫，符合Hz，1Hz=1s-1。频率与周期的关系 周期和频率都是表示物体振动快慢的物理量。周期越小，频率越大，表示振动越快。在简谐运动的振动图像中，一个周期所对应的过程如下。4.固有周期（频率）大量研究表明，若物体仅在回复力作用下振动时，振动的周期、频率与振幅的大小无关，只有振动系统本身的性质决定，其振动的周期（频率）称为固有周期（频率）5.简谐运动路程和周期的关系参考振幅展示图，(1)1个T内，物体的路程为4A。(2)12T内物体的路程为2A(3)14T内物体的路程有3种情况，若从平衡位置或最大位移处开始运动，路程为A；若从平衡位置与最大位移之间某处向着平衡位置运动，路程大于A；若从平衡位置与最大位移之间某处向着最大位移处运动，路程小于A典题剖析例1如图所示，弹簧振子以O为平衡位置在BC间做简谐运动，则()A．从B→O→C为一次全振动B．从O→B→O→C为一次全振动C．从C→O→B→O→C为一次全振动D．从D→C→O→B→O为一次全振动答案：C解析：一次全振动不是必须从平衡位置开始计时，只要再次同向经过某一位置，就完成了一次全振动，运动时间就是一个周期，运动的路程为4个振幅。例2(多选)如图，弹簧振子在BC间做简谐运动，O为平衡位置，BC间距离是10cm，B→C运动时间是1s，则()A．振动周期是1s，振幅是10cmB．从B→O→C振子做了一次全振动C．经过两次全振动，通过的路程是40cmD．从B开始运动经过3s，振子通过的路程是30cm答案：CD解析：B→C→B为一次全振动，时间为2s，所以周期为2s，AB错；BC间的距离等于2A，A=5cm，经过2次全振动，路程为8A=40cm，C对；34个周期，路程为3A=30例3一质点在平衡位置O附近做简谐运动，从它经过平衡位置起开始计时，经0.13s质点第一次通过M点，再经0.1s第二次通过M点，则质点振动的周期为多少？答案：0.72s或0.24s解析：由于振动的往复性，质点经过某一位置时因速度方向不确定会导致多解。将物理过程模型化，画出具体情景。设质点从平衡位置O向右运动到M点，那么质点从O点到M点运动时间为0.13s，再由M点经最右端A点返回M点经历时间为0.1s，如图甲、乙所示。根据以上分析，可以看出从O→M→A历时0.18s，