2024-2025学年高中物理第一章机械振动3简谐运动的图像和公式教案1教科版选修3-4

PAGE5-教学目标学问与技能：理解简谐运动图像的物理意义，知道简谐运动的图像是一条正弦或余弦曲线。学会从图像中求出质点振动的有关物理量。过程与方法：学习利用图像法表示简谐运动的位移随时间的改变规律，加深领悟用图像描绘运动的方法；提高学生运用数学工具解决物理问题的实力；通过利用图像得到的信息，例如推断物体的位移、速度、加速度等物理量的大小与方向的改变规律，培育学生的抽像思维实力。情感、看法与价值观1、通过视察演示试验，亲身体验画出笔尖在各个时刻的位移图像，以及描绘简谐运动的图像，培育学生仔细、严谨、实事求是的科学看法；2、进一步使学生驾驭解决物理问题的两种方法：公式法和图像法。教学重点1、简谐运动图像的物理意义和特点；2、简谐运动的图像对位移、周期、频率、加速度、回复力等运动状况的反映。教学难点简谐运动位移——时间图像的建立及其物理意义；2、由简谐运动的图像比较各质点位移、速度、回复力、加速度的大小及方向教学方法试验探究、启发讲授、小组探讨教学资源自制水摆、白纸、多媒体电脑及相关软件；学生学案。老师活动学生活动设计意图教学过程教学过程教学过程导入新课：1、从运动学的观点来看，简谐运动属于（CD）A匀速直线运动B匀变速直线运动C变速运动D变加速运动下列位移图像分别表示直线运动的质点做什么形式的运动？A匀速直线运动B加速直线运动C减速直线运动思索回答图像法是探讨物理问题的重要方法之一。简谐运动物体的位移随时间在做周期性改变，位移与时间的关系也可以用图像和公式来表示。引出新课内容二、简谐运动图像的建立问题1：首先要解决的问题就是怎样把振子振动的轨迹记录下来？借助水摆试验：若取视察的时间较短，摆角不大于5˚，则漏斗的摇摆可视为简谐运动。老师演示：让水摆摇摆，下面的纸带不动，墨水流出并来回划出一条直线问题2：怎样把振子在不同时间的运动分开呢？如何将直线绽开，使它分别显示各个时刻的位移呢？老师演示：让水摆摇摆并匀速的拉动纸带，漏出的水在纸带上画出一条正（余）弦图像。留下来的曲线能够表示振子的位移随时间改变的规律，位移和时间在曲线是如何体现的？振动图像在什么状况下是正弦，什么状况下是余弦？介绍这种记录振动方法的实际应用例子：心电图仪、地震仪。课件展示：利用频闪照片把对应不同时刻的位置记录下来，并用描点法得到简谐运动的图像。分析：此过程中应如何拉动纸带？匀速拉动纸带所起的作用是什么？学生体验：用笔在纸上做往复的直线运动模拟简谐运动，如何可以画出笔尖在各个时刻的位移图像呢？学生试验操作并体会思索回答学生观看视频通过纸带的空间位移体现时间学生从视察思索到自己试验操作，亲身体验匀速拉动纸带的作用将各不同时刻的位置相互错开通过纸带的空间位移体现时间。加深领悟用图像描绘运动的方法三、简谐运动图像总结1.振动图像简谐运动的位移—时间（x-t）图像的做法2.图像特点：一条正弦（或余弦）曲线。3.图像的物理意义：例题：设水平弹簧振子自平衡位置向正方向运动起先计时，画出历时一个周期的振动图像。理解：图像描述的是一个振动质点在各个不同时刻相对于平衡位置的位移，不是反映质点的运动轨迹学生描点画出振动图像强调规范性：横、纵轴表示的物理意义，依据实际数据取单位、定标度、描点，用平滑曲线连接各点得到图线四、简谐运动振动图像的应用问题探讨从简谐运动的图像中可得到哪些有用的信息？探讨分析并向全体学生汇报(1)读出振动的振幅：(2)读出随意时刻t对平衡位置的位移：(3)读出振动的周期T：(4)推断随意时刻回复力和加速度的方向(5)随意时刻的速度方向：(6)推断某段时间内位移、回复力、加速度、速度、动能、势能的改变状况利用图像得到的信息，例如推断物体的位移、速度、加速度等物理量的大小与方向的改变规律，培育学生的抽像思维实力，加深学生对重点和难点学问的理解和落实五、课堂小结学生总结本节课所学的新学问六、板书设计§1.3简谐运动的图像和公式简谐运动的图像（1）（x-t）图像作法：坐标原点0－平衡位