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1、简谐运动的描述教案 课时一 振幅、周期和频率 【教学目标】、知识目标()知道振幅、周期和频率的概念，知道全振动的含义；()理解周期和频率的关系；()知道振动物体的固有周期和固有频率，知道固有周期和固有频率的决定因素。、能力目标()在学习振幅、周期和频率的过程中，培养学生的观察能力和解决实际问题的能力；()掌握用秒表的操作技能。、德育目标每种运动都要选取能反映其本身特点的物理量来描述，使学生知道不同性质的运动包含各自不同的特殊矛盾。【教学重点】()简谐运动的振幅、周期和频率的概念；()关于振幅、周期和频率的实际应用。【教学难点】()振幅和位移的联系和区别、周期和频率的联系和区别；()对全振动概念
2、的理解，对振动的快慢和振动物体运动的快慢的理解。 【教学方法】分析类比法、讲解法、实验探索法、多媒体教学【教具准备】课件、劲度系数不同的弹簧、质量不同的小球、秒表、铁架台、音叉、橡皮槌【课时安排】课时【教学过程】 一、导入新课做匀速直线运动所受合外力为零，描述该运动的物理量有位移、时间和速度；做匀变速直线运动的物体所受的合外力是恒量，描述它的物理量有时间、速度和加速度；做匀速圆周运动的物体所受的合外力大小不变，方向时刻指向圆心，是一种周期性的运动，引入周期、频率、角速度等能反映其本身特点的物理量来描述。上节课我们学习了所受的合外力大小和方向都变化的简谐运动，简谐振动也是一种往复性的运动，所以研
3、究简谐运动时我们也有必要像匀速圆周运动一样引入周期、频率等能反映其本身特点的物理量来描述。本节课我们就来学习描述简谐运动的几个物理量。二、新课教学、振幅如果我们要乘车，我想大家都愿意坐小汽车，而不坐拖拉机，因为拖拉机比小汽车颠簸得厉害。演示：在铁架台上悬挂一竖直方向的弹簧振子，分别把振子从平衡位置向下拉不同的距离，让振子振动。现象：两种情况下，弹簧振子振动的范围大小不同；振子振动的强弱不同。在物理学中，我们用振幅来描述物体的振动强弱。()物理意义：振幅是描述振动强弱的物理量。将音叉的下部与讲桌接触，用橡皮槌敲打音叉，一次轻敲，一次重敲，听它发出的声音的强弱，比较后，加深对振幅的理解。()定义：
4、振动物体离开平衡位置的最大距离，叫做振动的振幅。()单位：在国际单位制中，振幅的单位是米()。()振幅和位移的区别振幅是指振动物体离开平衡位置的最大距离；而位移是振动物体所在位置与平衡位置之间的距离。对于一个给定的振动，振子的位移是时刻变化的，但振幅是不变的。位移是矢量，振幅是标量。振幅等于最大位移的数值。 、周期和频率()全振动(用多媒体展示一次全振动的四个阶段)从点开始，一次全振动的完整过程为：。从点开始，一次全振动的完整过程为：。从点开始，一次全振动的完整过程为：。在判断是否为一次全振动时不仅要看是否回到了原位置，而且到达该位置的振动状态(速度、加速度等)也必须相同，才能说完成了一次全振
5、动。只有物体振动状态再次恢复到与起始时刻完全相同时，物体才完成一次全振动。振动物体以相同的速度相继通过同一位置所经历的过程，也就是连续的两次位置和振动状态都相同时所经历的过程，叫做一次全振动。一次全振动是简谐运动的最小运动单元，振子的运动过程就是这一单元运动的不断重复。()周期和频率演示：在两个劲度系数不同的弹簧下挂两个质量相同的小球，让这两个弹簧振子以相同的振幅振动，观察到振子振动的快慢不同。现象：两个物体的振动快慢不同。为了描述简谐运动的快慢，引入了周期和频率。周期：做简谐运动的物体完成一次全振动所需的时间，叫做振动的周期，单位：。频率：单位时间内完成的全振动的次数，叫频率，单位：， 。周
6、期和频率之间的关系：研究弹簧振子的周期问题：猜想弹簧振子的振动周期可能由哪些因素决定?演示：两个不同的弹簧振子(弹簧不同，振子小球质量也不同)，学生观察到：两个弹簧振子的振动不同步，说明它们的周期不相等.猜想：影响弹簧振子周期的因素可能有：振幅、振子的质量、弹簧的劲度系数。注意事项：介绍秒表的正确读数及使用方法。应选择振子经过平衡位置的时刻作为开始计时的时刻。振动周期的求解方法：，表示发生次全振动所用的总时间。给学生发秒表，全班同学同时测讲台上演示的弹簧振子的振动周期。实验验证：弹簧一端固定，另一端系着小球，让小球在竖直方向上振动。实验一：用同一弹簧振子，质量不变，振幅较小与较大时，测出振动的
7、周期和，并进行比较。结论：弹簧振子的振动周期与振幅大小无关。实验二：用同一弹簧，拴上质量较小和较大的小球，在振幅相同时，分别测出振动的周期和，并进行比较。结论：弹簧振子的振动周期与振子的质量有关，质量较小时，周期较小。实验三：保持小球的质量和振幅不变，换用劲度系数不同的弹簧，测出振动的周期和，并进行比较。结论：弹簧振子的振动周期与弹簧的劲度系数有关，劲度系数较大时，周期较小。通过上述实验，我们得到：弹簧振子的周期由振动系统本身的质量和劲度系数决定，而与振幅无关。(简谐运动的周期公式，式中为振子的质量，为比例常数)固有周期和固有频率对一个确定的振动系统，振动的周期和频率只与振动系统本身有关，所以
8、把周期和频率叫做固有周期和固有频率。用音叉演示。巩固练习弹簧振子正在振动，振幅为，周期为，时刻运动到点，时刻运动到点，如果，则两点间的距离可能是( ) 大于 等于 小于某质点做简谐运动，从质点经过某一位置时开始计时，下列说法中正确的是( )当质点再次经过此位置时，经过的时间为一个周期当质点的速度再次与零时刻速度相同时，经过的时间为一个周期当质点的加速度再次与零时刻的加速度相同时，经过的时间为一个周期.以上三种说法都不对一个弹簧振子的振动周期为，当振子从平衡位置开始向右运动，经时振子做的是( ) 振子正向右做加速运动振子正向右做减速运动振子正向左做加速运动振子正向左做减速运动如图所示，振动质点做
9、简谐运动，先后以相等而反向的加速度经过、两点时，历时，过点后又经，仍以相同加速度再经点，其振动周期为。(参考答案： )如图所示，在光滑水平面上弹簧振子以振幅做简谐振动，在质量为的滑块上面放一质量为的砝码，砝码随滑块一起做简谐运动，已知弹簧的劲度系数为，试求：使砝码随滑块一起振动的回复力是什么力？当砝码与滑块的滑动摩擦因数为时，要使砝码与滑块不发生相对滑动的最大振幅是多少？(参考答案：静摩擦力；()已知某弹簧振子做简谐运动的振幅为，下列说法正确的是( )振子的最大位移是从任意时刻起，一个周期内振子通过的路程是从任意时刻起，半个周期内振子通过的路程是 从任意时刻起，周期内振子通过的路程是如图所示，
10、振子从平衡位置点开始向右运动，在间做简谐运动，到点时速率第一次等于，经过秒通过路程后，速率第二次等于，又经过秒通过路程后，速率第三次等于，求该振子的振动周期等于多少？振幅等于多少？(参考答案：()； ) 三、小 结本节课学习了描述振动的物理量振幅、周期和频率。当振动物体以相同的速度相继通过同一位置所经历的过程就是一次全振动，一次全振动是简谐运动的最小运动单元，振子的运动过程就是这一单元运动的不断重复。振幅是描述振动强弱的物理量，用振动物体离开平衡位置的最大距离来表示；振动物体完成一次全振动所需的时间叫周期；单位时间内完成全振动的次数叫频率。周期和频率都是用来表示振动快慢的物理量。由于物体振动的
11、周期和频率只与振动系统本身有关，所以也叫固有周期和固有频率。四、作 业 练习二 、【板书设计】 二 振幅、周期和频率 、振幅()物理意义：振幅是描述振动强弱的物理量。将音叉的下部与讲桌接触，用橡皮槌敲打音叉，一次轻敲，一次重敲，听它发出的声音的强弱，比较后，加深对振幅的理解。()定义：振动物体离开平衡位置的最大距离，叫做振动的振幅。()单位：在国际单位制中，振幅的单位是米()。()振幅和位移的区别振幅是指振动物体离开平衡位置的最大距离；而位移是振动物体所在位置与平衡位置之间的距离。对于一个给定的振动，振子的位移是时刻变化的，但振幅是不变的学生代表答：位移是矢量，振幅是标量。振幅等于最大位移的数
12、值。 、周期和频率()全振动振动物体以相同的速度相继通过同一位置所经历的过程，也就是连续的两次位置和振动状态都相同时所经历的过程，叫做一次全振动。()周期和频率周期：做简谐运动的物体完成一次全振动所需的时间，叫做振动的周期，单位：。频率：单位时间内完成的全振动的次数，叫频率，单位：， 。周期和频率之间的关系：研究弹簧振子的周期弹簧振子的周期由振动系统本身的质量和劲度系数决定，质量较小时周期较小，劲度系数较大时周期较小。周期与振幅无关。固有周期和固有频率对一个确定的振动系统，振动的周期和频率只与振动系统本身有关，所以把周期和频率叫做固有周期和固有频率。【教材分析】本节描述了周期性的简谐运动的振幅
13、、周期和频率等几个基本概念，是进一步认识简谐运动的基础课，同时也为后续课程交流电、电磁振荡等知识的学习打下基础。本节的知识点包括：描述简谐运动的物理量是振幅、周期和频率，以及振动系统的固有周期和固有频率，教学中要注意分析各物理量的含义，从而使学生深刻地理解物理规律。课时二相位 【教学目标】、知识目标()了解简谐运动位移方程中各量的物理意义，能依据振动方程描绘振动图象； ()了解初相和相位差的概念，理解相位的物理意义。、能力目标()学会从相位的角度分析和比较两个简谐运动； ()会计算两个同频率简谐运动的相位差。、德育目标通过对两个简谐运动的超前和滞后的比较，学会用相对的方法来分析问题。【教学重点
14、】()相位的物理意义； ()同频率的简谐运动的相位差的求解。【教学难点】()相位的物理意义；()能依据两个同频率的简谐运动的振动图象求解相位差。【教学方法】举实例、类比法、讲授法、多媒体模拟【教具准备】两个相同的单摆、投影片、课件【课时安排】课时【教学过程】 一、导入新课前面我们学习过描述振动的物理量，振幅表示振动的强弱，周期和频率表示振动的快慢。用这些物理量能否将振动完整地描述清楚呢？教师在讲台前走路，摆动两只胳膊，尽量做到振幅和周期相同，第一次同相摆动，第二次反相摆动，引导学生比较摆动的差异，得出要描述振动，还有一个振动的步调问题，本节课就来学习这一问题。二、新课教学、相位(观察和比较两个摆长相等的单摆做简谐运动的情形)演示：将并列悬挂的两个等长的单摆(它们的振动周期和频率相同)，向同一侧拉起相同的很小的偏角同时释放，让它们做简谐运动。现象：两个简谐运动在同一方向同时达到位移的最大值，也同时同方向经过平衡位置，两者振动的步调一致。对于同时释放的这两个等长单摆，我们说它们的相位相同。演示：将两个单摆拉向同一侧拉起相同的很小的偏角，但不同时释放，先把第一个放开，当它运动到平衡位置时再放开第二个，让两者相差周期，让它们做简谐运动。现象：两者
