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1、 新课程（人教版）授课时间：1新人教版高中物理选选修修 3-4 精品教案精品教案 全册全册第第 1 1 单元：单元： 机械振动机械振动1、简谐运动、简谐运动【教学目标教学目标】 1.知识与技能知识与技能 （1）了解什么是机械振动 （2）掌握简谐运动回复力的特征 （3）掌握在一次全振动过程中回复力、加速度、速度随偏离平衡位置的位移变 化的规律（定性） 2.过程与方法过程与方法 （1）通过观察演示实验，概括出机械振动的特征，培养学生的观察、概括能 力；通过相关物理量变化规律的学习，培养分析、推理能力。 （2）渗透物理学方法的教育，运用理想化方法，突出主要因素，忽略次要因素， 抽象出物理模型弹簧振子
2、，研究弹簧振子在理想条件下的振动。 【教学重点教学重点】：使学生掌握简谐运动的回复力特征及相关物理量的变化规律。回复力的特征是 形成加速度、速度、位移等物理量周期性变化的原因。 【教学难点教学难点】：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。在一次全振 动中速度的变化（大小、方向）较复杂，比较困难 【教学器材教学器材】：（1）演示机械振动：钢板尺、铁架台、单摆、竖直弹簧振子、皮筋球。气垫弹 簧振子、微型气源。 （2）分析相关物理量的变化：课件 【教学方法教学方法】：演示观察引入课题，问题导学、教师教授与学生讨论相结合 【教学过程教学过程设计设计】：（一）引入新课（一）引入新课
3、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）教学过程设计（二）教学过程设计 【板书】：1机械 振动 振动是自然界中普遍 存在的一种运动形式，请 同学举例说明有哪些具体（1）（2）（3）（4）新课程（人教版）授课时间：2的运动算是振动？ 说明微风中树枝的颤动、心脏的跳动、钟摆的摆动、声带的振动这些物体的运 动都是振动。 演示几个振动的实验，要求同学边看边想：物体振动时有什么特征？ （1）单摆秋千、海盗船、钟摆 （2）一端固定的钢板尺琴弦 （3）弹簧振子 （4）穿在橡皮绳上的塑料球 提出问题：这些物体的运动各不
4、相同：运动轨迹是直线的、曲线的（如1）；运动方 向水平的、竖直的；为什么它们都叫做振动呢？也就是振动这种运动因该有什么共同特 征？归纳出：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，振动是机械振动的简称。 明确并【板书】：物体（或物体的一部分）在某一中心位置两侧所做的往复运动， 叫做机械振动。 【板书】：2简谐运动 指出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。 【板书】：（1）弹簧振子 演示气垫弹簧振子的振动。 通过同学的观察、分析、讨论得到： 滑块的运动是平动，可以看作质点。 弹簧的质量远远小于滑块的质量，可以忽略不计。 明确：一个轻
5、质弹簧联接一个质点，弹簧的另一端固定，就构成了一个弹簧振子。 没有气垫时，阻力太大，振子不振动；有了气垫时，阻力很小，振子振动。 说明我们研究在没有阻力的理想条件下弹簧振子的运动。 （2）弹簧振子为什么会振动？ 提出问题：当把振子从它静止的位置O拉开一小段距 离到B再放开后，它为什么会在BOC之间振动呢？ 要求同学运用学过的力学知识认真分析、思考。 引导同学分析振子受力及从BOCOB的运动 情况，突出弹力的方向及在O点振子由于惯性继续运动。 归纳得到：物体做机械振动时，一定受到指向中心位置的力，这个力的作用总能使 物体回到中心位置，这个力叫回复力。回复力是根据力的效果命名的，对于弹簧振子， 它
6、是弹力。 说明回复力可以是弹力，或其它的力，或几个力的合 力，或某个力的分力。 在O点，回复力是零，叫振动的平衡位置。 【板书】：（3）简谐运动的特征 说明弹簧振子在振动过程中，回复力的大小和方向与振子偏离平衡位置的位移有直 接关系。在研究机械振动时，我们把偏离平衡位置的位移简称为位移。强调：注意，以新课程（人教版）授课时间：3前我们研究位移总是指物体偏离出发点的位移，在研究振动时则指偏离平衡位置的位移， 与出发点无关。 演示：计算机模拟弹簧振子的振动，引导同学分析、讨论： 振子从B运动到E时，位移大小为|OE|，方向向右；振子从C运动到D时，位移大小为 |OD|，方向向左； 振子运动到O时，
7、位移为零；位移可以用振子坐标x来表示。 提出问题：弹簧振子振动时，回复力与位移是什么关系？ 归纳同学的回答得到：根据胡克定律，弹簧振子的回复力的大小与位移成正比，方 向与位移方向相反。明确：物体在跟位移大小成正比，并且总指向平衡位置的力作用下的振动，叫做简 谐运动。写做F=-kx 说明式中F为回复力；x为偏离平衡位置的位移；k是常数，对于弹簧振子，k是劲度 系数，对于其他物体的简谐运动，k是别的常数；负号表示回复力与位移的方向总相反。 弹簧振子的振动只是简谐运动的一种。但所有的简谐运动都要符合F=-KX。不符合 该规律的就不是简谐运动。 3在一次全振动中，相关物理量的变化规律 演示：计算机模拟
8、弹簧振子的振动。（与前面相似，用箭头加x、v、a、F的显示） 让同学观察当振子从BOCOB时，就完成了一次全振动，以后振子会重复上 述过程。 （1）位移的变化演示：x的变化。 （2）回复力的变化提出问题：当位移x变化时，回复力F如何变化？ 在同学回答的基础上明确：根据简谐运动的特征，F与x成正比变化，且方向相反。 演示：F的变化。 （3）加速度的变化提出问题：当回复力F变化时，加速度a如何变化？ 在同学回答的基础上明确：根据牛顿第二定律，a与F成正比，且方向相同。演 示：a的变化。 （4）速度的变化引导同学分析讨论：BO振子怎样运动？ 明确：是加速度变小的加速运动，速度v变大，O速度最大。 再
9、分析讨论：OC振子做什么运动？是不是匀变速运动？明确：是加速度变大 的减速运动，速度v变小，C速度为零。 演示：v的变化。 让同学们将分析结果填入书P5/表1-1或自印表格如后图发给学生可增补动能和 势能两项，符号约定：增大 ；减小；最大M；零0；向左；向右； 并将表格用投影幻灯投影在幕上，讨论12名同学的所填内容是否正确。 小结：简谐运动是变速运动，但不是匀变速运动。加速度最大时，速度等于 零；速度最大时，加速度等于零。 （5）从简谐运动的运动特点， 我们来看它在运动过程中能量如新课程（人教版）授课时间：4何变化？让我们再来观察。这次观察的目的是研究能量变化情况，观察时应 注意观察振子与弹簧
10、组成的系统 学生很容易回答在不计阻力的情况下，弹簧振子只有弹力做功，动能与势能 相互转化，是一个机械能守恒的过程。请同学写出势能和动能转化的过程以及特 殊点的动能和势能值。 小结：简谐运动过程是一个动能和势能的相互转化过程。 （三）课堂小结（三）课堂小结 1机械振动是一种很普遍的运动形式，大至地壳的振动，小至分子、原子的振动。 振动的特征是在中心位置两侧往复运动。 2为了研究简谐运动，我们运用了物理学中的理想化方法：从最简单、最基本的情 况入手，抓住影响运动的主要因素，去掉次要的、非本质因素的干扰，建立了理想 化的物理模型弹簧振子，并且研究了弹簧振子在无阻力的理想条件下的运动问 题，理想化是研
11、究物理问题常用的方法之一。 3简谐运动是一种简单的、基本的振动，许多物体的微小振动都可以看作是简谐运 动，复杂的振动可以看作简谐运动的叠加，它的特征是：回复力与偏离平衡位置的 位移成正比。 4简谐运动是一种变加速运动。 （四）课堂训练：（四）课堂训练： P1/例 1；P2/1、7、8 提高：阅读书 P5/拓展一步和 P2/例 2归纳出如何证明一个物体在做的运动是简 谐运动？ 【布置作业布置作业】：完成书 P6/2（并思考其是否是简谐运动） 、4、5新课程（人教版）授课时间：52、简谐运动的描述、简谐运动的描述【教学目标教学目标】： 1知识与技能知识与技能 （1）知道简谐运动的振幅、周期和频率的
12、含义。理解周期和频率的关系。 （2）知道振动物体的固有周期和固有频率，并正确理解与振幅无关。 （3）理解振动图像的物理意义，能利用图像求振动物体的振幅、周期及任意 时刻的位移；会将振动图像与振动物体在某时刻位移与位置对应，并学 会在图象上分析与位移 x 有关的物理量。 （4）知道简谐运动的公式表示 X=Asinwt，知道什么是简谐运动的圆频率，知 道简谐运动的圆频率和周期的关系。 2过程与方法：过程与方法： 观察砂摆演示实验中拉动木板匀速运动，让学生学会这是将质点运动的位 移按时间扫描的基本实验方法。 3渗透物理方法的教育：渗透物理方法的教育： 提高学生观察、分析、实验能力和动手能力，从而让学
13、生知道实验是 研究物理科学的重要基础。 【教学重点教学重点】：振幅、周期和频率的物理意义；简谐运动图象的物理意义 【教学难点教学难点】：理解振动物体的固有周期和固有频率与振幅无关；振动图象与振动轨迹的区别； 圆频率与周期的关系 【教学器材教学器材】：弹簧振子，音叉，课件；砂摆实验演示：砂摆、砂子、玻璃板（或长木板） 【教学方法教学方法】：实验观察、讲授、讨论，计算机辅助教学 【教学过程教学过程设计设计】: 第第 1 课时课时 1新课引入新课引入 上节课讲了简谐运动的现象和受力情况。我们知道振子在回复力作用下，总以某一 位置为中心做往复运动。现在我们观察弹簧振子的运动。将振子拉到平衡位置 O 的
14、右侧， 放手后，振子在 O 点的两侧做往复运动。振子的运动是否具有周期性？ 在圆周运动中，物体的运动由于具有周期性，为了研究其运动规律，我们引入了角 速度、周期、转速等物理量。为了描述简谐运动，也需要引入新的物理量，即振幅、周 期和频率。 【板书】二二 振幅、周期和频率（或投影）振幅、周期和频率（或投影）新课程（人教版）授课时间：62新课讲授新课讲授 实验演示：观察弹簧振子的运动，可知振子总在一定 范围内运动。说明振子离开平衡位置的距离在一定的数值 范围内，这就是我们要学的第一个概念振幅。 【板书】1、振动的振幅 在弹簧振子的振动中，以平衡位置为原点，物体离开平衡位置的距离有一个最大值。 如图
15、所示（用投影仪投影） ，振子总在 AA间往复运动，振子离开平衡位置的最大距离为 OA 或 OA， 我们把 OA 或 OA的大小称为振子的振幅。 【板书】 （1） 、振幅 A：振动物体离开平衡位置的最大距离。 我们要注意，振幅是振动物体离开平衡位置的最大距离，而不是最大位移。这就意 味着，振幅是一个数值，指的是最大位移的绝对值。 【板书】振幅是标量，表示振动的强弱。 实验演示：轻敲一下音叉，声音不太响，音叉振动的振幅较小，振动较弱。重敲一 下音叉，声音较响，音叉振动的振幅较大，振动较强。振幅的单位和长度单位一样，在 国际单位制中，用米表示。 【板书】 （2） 、单位：m 由于简谐运动具有周期性，
16、振子由某一点开始运动，经过一定时间，将回到该点， 我们称振子完成了一次全振动。振子完成一次全振动，其位移和速度的大小、方向如何 变化？ 学生讨论后得出结论：振子完成一次全振动，其位移和速度的大小、方向与从该点 开始运动时的位移和速度的大小、方向完全相同。 在匀速圆周运动中，物体运动一个圆周，所需时间是一定的。观察振子的运动，并 用秒表或脉搏测定振子完成一次全振动的时间，我们通常测出振子完成 2030 次全振动 的时间，从而求出平均一次全振动的时间。可以发现，振子完成一次全振动的时间是相 同的。 【板书】2、振动的周期和频率 （1） 、振动的周期 T：做简谐运动的物体完成一次全振动的时间。 振动的频率 f：单位时间内完成全振动的次数 （2） 、周期的单位为秒（s） 、频率的单位为赫兹（Hz） 。 【板书】(3)、周期和频率都是表示振动快慢
