《机械振动和机械波简谐运动的图象教案》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机械振动和机械波简谐运动的图象教案（6页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、机械振动和机械波机械振动和机械波简谐运动的图象简谐运动的图象教案教案一、教学目标一、教学目标1在物理知识方面的要求：(1)理解振动图象的物理意义；(2)利用振动图象求振动物体的振幅、周期及任意时刻的位移；(3)会将振动图象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。(速度 v，加速度 a，恢复力 F。)2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：提高学生观察、分析、实验能力和动手能力，从 而让学生知道实验是研究物理科学的重要基础。二、重点、难点分析二、重点、难点分析1重点：简谐运动图象
2、的物理意义。2难点：振动图象与振动轨迹的区别。三、教具三、教具演示砂摆实验：砂摆、砂子、玻璃板(或长木板)。四、主要教学过程四、主要教学过程(一)引入新课质点做直线运动时，x-t 图象形象地说明质点的位移随时间变化的规律。 若以质点的初始位置为坐标原点，x 表示质点的位移。提问 1：初速度为零的匀加速直线运动物体的位移随时间变化规律如何？ 并画出位移-时间的图象。(答案见图 1)。提问 2：x-t 图象是抛物线，其图象的横纵坐标、原点分别表示什么？物体 运动的轨迹是什么？答 2：横轴表示时间；纵轴表示位移；坐标原点表示计时、位移起点。物 体运动的轨迹是直线。物体做简谐运动，是周期性变化的运动，
3、它的位移随时间变化的规律又是 什么样的呢？这正是本节要解决的问题。(二)教学过程设计演示一：下面的木板不动，让砂摆振动。让学生观察现象：1砂在木板上来回划出一条直线，说明振动物体仅仅只在平衡位置两侧来 回运动，但由于各个不同时刻的位移在木板上留下的痕迹相互重叠而呈现为一 条直线。2砂子堆砌在一条直线上，堆砌的沙子堆，它的纵剖面是矩形吗？学生答：砂子不是均匀分布的，中央部分(即平衡位置处)堆的少，在摆的 两个静止点下方，砂子堆的多(如图 2)，因为摆在平衡位置运动的最快。讲解：质点做的是直线运动，但它每时刻的位移都有所不同。如何将不同 时刻的位移分别显示出来呢？演示二：让砂摆振动，同时沿着与振动
4、垂直的方向匀速拉动摆下的长木板 (即平板匀速抽动实验，如图 3 所示)。让学生观察现象：原先成一条直线的痕迹展开成一条曲线。讨论图线：(请同学们相互讨论)1图线的 x、y 轴(横、纵坐标)分别表示什么物理量？2曲线是不是质点的运动轨迹？质点做的是什么运动？3图象的物理意义是什么？4这条图线的特点是什么？请同学回答，并讨论得出正确结果。一、简谐运动图象1图象(如图 4)。2x-t 图线是一条质点做简谐运动时，位移随时间变化的图象。3振动图象的横坐标表示的是时间 t，因此，它不是质点运动的轨迹，质 点只是在平衡位置的两侧来回做直线运动。4振动图象是正弦曲线还是余弦曲线，这决定于 t0 时刻的选择。
5、(提醒 学生注意，tT/4 处，位移 x 最大，此时位移数值为振幅 A，在 t不是三角形。要强调图线为正弦曲线。)二、简谐运动图象描述振动的物理量通过图 5 振动图象，让同学回答直接描述量。答：振幅为 5cm，周期为 4s，及 t1s，x5cm，t4s，x0 等。1直接描述量：振幅 A；周期 T；任意时刻的位移 t。2间接描述量：(请学生总结回答)x-t 图线上一点的切线的斜率等于 V。例：求出上图振动物体的振动频率，角速度及 t5s 时的即时速度。(请同 学计算并回答)t5s，x5cm 处曲线的斜率为 0，速度 v0。三、从振动图象中的 x 分析有关物理量(v，a，F)简谐运动的特点是周期性
6、。在回复力的作用下，物体的运动在空间上有往 复性，即在平衡位置附近做往复的变加速(或变减速)运动；在时间上有周期性， 即每经过一定时间，运动就要重复一次。我们能否利用振动图象来判断质点 x，F，v，a 的变化，它们变化的周期虽相等，但变化步调不同，只有真正理解 振动图象的物理意义，才能进一步判断质点的运动情况。例：图 6 所示为一单摆的振动图象。分析：求 A，f，；求 t0 时刻，单摆的位置；若规定单摆以偏 离平衡位置向右为+，求图中 O，A，B，C，D 各对应振动过程中的位置； t1.5s，对质点的 x，F，v，a 进行分析。找四位同学分别回答四个问题。由振图象知 A3cm，T2s，t0 时
7、刻从振动图象看，x0，质点正摆在 E 点即将向 G 方向运动。振动图象中的 O，B，D 三时刻，x0，故都摆在 E 位置，A 为正的最大 位移处，即 G 处，C 为负的最大位移处，即 F 处。t1.5s，x-3cm，由 F-kx，F 与 X 反向，FX，由回复力 F 为正的 最大值，aF，并与 F 同向，所以 a 为正的最大值，C 点切线的斜率为零，速 度为零。由 F-kx，Fma，分析可知：1x0，F0，a0；x0，F0，a0。2x-t 图线上一点切线的斜率等于 v；v-t 图线上一点切线的斜率等于 a。3x，v，a 不变化周期都相等，但它们变化的步调不同。(三)课堂小结1简谐运动的图象表示做简谐运动的质点的位移随时间变化的关系，是一 条正弦(或余弦曲线)曲线，不是质点运动的轨迹。2从振动图象可以看出质点的振幅、周期以及它在任意时刻的位移。3凡与位移 x 有关的物理量(速度 v，加速度 a，回复力 F 等)都可按位移 x 展开，均可在图象上得到间接描述，为进一步分析质点在某段时间内的运动 情况奠定基础。五、说明五、说明教学过程中的三是对振动图象的进一步理解，如果学生接受有困难，可放在习题课上讲解 或学完本章后复习小结时再展开。
