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1、高中物理选修 3-4 全套精品教案11 1简谐运动教学目的（1）明白什么是机械振动，简谐运动（2）正确懂得简谐运动图象的物理含义,知道简谐运动的图象是一条正弦或余弦曲线.2才能培养通过观看演示试验,概括出机械振动的特点,培养同学的观看，概括才能教学重点：使同学把握简谐运动的回复力特点及相关物理量的变化规律教学难点：偏离平稳位置的位移与位移的概念简洁混淆.在一次全振动中速度的变化课型：启示式的讲授课教具：钢板尺，铁架台，单摆，竖直弹簧振子，皮筋球，气垫弹簧振子，微型气源教学过程（教学方法）教学内容 引入 我们学习机械运动的规律,是从简洁到复杂：匀速运动，匀变速直线运动，平抛运动，匀速圆周运动,今
2、日学习一种更复杂的运动简谐运动.1. 机械振动振动是自然界中普遍存在的一种运动形式,请举例说明什么样的运动就是振动？ 讲授 微风中树枝的跳动，心脏的跳动，钟摆的摇摆，声带的振动这些物体的运动都是振动.请同学们观看几个振动的试验,留意边看边想：物体振动时有什么特点？ 演示试验 （1）一端固定的钢板尺 见图 1（a） （ 2）单摆 见图1（ b）（3）弹簧振子 见图 1（ c）（ d） （4）穿在橡皮绳上的塑料球 见图 1（e） 提问 这些物体的运动各不相同：运动轨迹是直线的，曲线的.运动方向水平的，竖直的.物体各部分运动情形相同的，不同的它们的运动有什么共同特点？ 归纳 物体振动时有一中心位置,
3、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.2. 简谐运动简谐运动是一种最简洁，最基本的振动,我们以弹簧振子为例学习简谐运动.（1） 弹簧振子演示试验：气垫弹簧振子的振动 争辩 a滑块的运动是平动,可以看作质点b弹簧的质量远远小于滑动的质量,可以忽视不计,一个轻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c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.我们争辩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？物体做机械振动时, 确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,这个力叫可编辑资料 - -
4、- 欢迎下载回复力,回复力是依据力的成效命名的,对于弹簧振子,它是弹力.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,叫振动的平稳位置.（3） 简谐运动的特点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稳位置的位移有直接关系.在争辩机械振动时,我们把偏离平稳位置的位移简称为位移.3，简谐运动的位移图象 振动图象简谐运动的振动图象是一条什么形状的图线呢？简谐运动的位移指的是什么位移？（相对平稳位置的位移）【演示】当弹簧振子振动时,沿垂置于振动方向匀速拉动纸带,毛笔P 就在纸带上画出一条振动曲线.说明：匀速拉动纸带时,纸带移动的距离与时间成正比,纸带拉
5、动确定的距离对应振子振动确定的时间,因此纸带的运动方向可以代表时间轴的方向, 纸带运动的距离就可以代表时间.介绍这种记录振动方法的实际应用例子：心电图仪，地震仪.理论和试验都证明： （ 1）简谐运动的振动图象都是正弦或余弦曲线.让同学摸索后回答：振动图象在什么情形下是正弦,什么情形下是余弦？（由开头计时的位置准备）小结：作业:1，必作部分 2完成第 195页第（ 3）题可编辑资料 - - - 欢迎下载教学目标：2，简谐运动的描述可编辑资料 - - - 欢迎下载1. 知道简谐运动的振幅，周期和频率的含义.2. 懂得周期和频率的关系.3. 知道振动物体的固有周期和固有频率,并正确懂得与振幅无关.重
6、点难点：振幅，周期和频率的物理意义.懂得振动物体的固有周期和固有频率与振幅无关.教学方法：试验观看，讲授，争辩,运算机帮忙教学.教具：弹簧振子,音叉, 教学过程1. 新课引入上节课讲了简谐运动的现象和受力情形.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.现在我们观看弹簧振子的运动.将振子拉到平稳位置O 的右侧,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, 为了争辩其运动规律, 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.2. 新课讲授试验演示：观看弹簧振子的运动,
7、可知振子总在确定范畴内运动.说明振子离开平稳位置的距离在确定的数值范畴内,这就是我们要学的第一个概念 振幅.（1），振幅 A：振动物体离开平稳位置的最大距离.我们要留意,振幅是振动物体离开平稳位置的最大距离,而不是最大位移.这就意味着,振幅是一个数值,指的是最大位移的确定值.【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）.试验演示：下面我们观看两个劲度系数相差较大的弹簧振子,让这两个弹簧振子开头振动,用秒表或者脉搏计时,比较一下这两个振子的周
8、期和频率.演示试验说明,周期越小的弹簧振子,频率就越大.【板书】 3，周期和频率都是表示振动快慢的物理量.两者的关系为：T=1/f或f=1/T举例来说,如周期 T=0.2s,即完成一次全振动需要0.2s,那么 1s 内完成全振动的次数,就是1/0.2=5s-1.也就是说, 1s 钟振动 5 次,即频率为 5Hz.【板书】 3，简谐运动的周期或频率与振幅无关试验演示（引导同学留意听） ：敲一下音叉 , 声音逐步减弱 ,即振幅逐步减小 ,但音调不发生变化 ,即频率不变 .可编辑资料 - - - 欢迎下载【板书】振子的周期 或频率 由振动系统本身的性质准备,称为振子的固有周期或固有频率.例如:一面锣
9、 ,它只有一种声音 ,用锤敲锣 ,发出嘹亮的锣声 , 锣声很快弱下去 ,但不会变调 .摇摆着的秋千 ,虽摇摆幅度发生变化 ,但频率不发生变化 . 弹簧振子在实际的振动中 , 会逐步停下来 ,但频率是不变的 .这些都说明全部能振动的物体,都有自己的固有周期或固有频率.巩固练习 :1 A，B 两个完全一样的弹簧振子,把A 振子移到 A 的平稳位置右边 10cm,把 B 振子移到 B 的平稳位置右边 5cm,然后同时放手,那么：A. A，B 运动的方向总是相同的 .B. A，B 运动的方向总是相反的 .C. A，B 运动的方向有时相同，有时相反.D. 无法判定 A，B 运动的方向的关系 .作业1.
10、动手作业： 同学们自己制作一个弹簧振子,观看其运动 .分别转变振子振动的振幅， 弹簧的劲度和振子的质量, 其周期和频率是否变化 .2. 书面作业：把课本162 页练习二（ 1），2 题做在练习本上 .可编辑资料 - - - 欢迎下载一，教学目的3，简谐运动的回复力和能量可编辑资料 - - - 欢迎下载1. 把握简谐运动的定义.明白简谐运动的运动特点.把握简谐运动的动力学公式.明白简谐运动的能量变化规律.2. 引导同学通过试验观看,概括简谐运动的运动特点和简谐运动的能量变化规律,培养归纳总结能力.3. 结合旧学问进行分析,推理而把握新学问,以培养其观看和规律思维才能.二，教学难点1. 重点是简谐
11、运动的定义.2. 难点是简谐运动的动力学分析和能量分析.三，教具：弹簧振子,挂图.四，主要教学过程（一）引入新课提问 1：什么是机械振动？答：物体在平稳位置邻近做往复运动叫机械振动.提问 2：振子做什么运动？日常生活中经常会遇到机械振动的情形：机器的振动,桥梁的振动,树枝的振动,乐器的发声,它们的振动比较复杂,但这些复杂的振动都是由简洁的振动的组成的,因此,我们的争辩仍从最简洁，最基本的机械振动开头.刚才演示的就是一种最简洁，最基本的机械振动,叫做简谐运动.提问 3：过去我们争辩自由落体等匀变速直线运动是从哪几个角度进行争辩的？今日,我们仍要从运动学（位移，速度，加速度）争辩简谐运动的运动性质
12、.从动力学（力和运动的关系）争辩简谐运动的特点,再争辩能量变化的情形.（二）新课教学（其次次演示竖直方向的弹簧振子） 提问 4：大家应明确观看什么？（物体）提问 5：上述四个物理量中,哪个比较简洁观看？提问 6：做简谐运动的物体受的是恒力仍是变力？力的大小，方向如何变？小结：简谐运动的受力特点：回复力的大小与位移成正比,回复力的方向指向平稳位置提问 7：简谐运动是不是匀变速运动？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.提问 8：从简谐运动的运动特点,我们来看它在运动过程中能量如何变化？让我们再来观看.提问 9：振动前为什么必需将
13、振子先拉离平稳位置？（外力对系统做功）提问 10：在 A 点,振子的动能多大？系统有势能吗？ 提问 11：在 O点,振子的动能多大？系统有势能吗？ 提问 12：在 D点,振子的动能多大？系统有势能吗？可编辑资料 - - - 欢迎下载提问 13：在 B, C点,振子有动能吗？系统有势能吗？ 小结：简谐运动过程是一个动能和势能的相互转化过程.（三）总结：（四）布置作业：4，单摆一，教学目标1. 学问目标：（1） 知道什么是单摆.（2） 懂得单摆振动的回复力来源及做简谐运动的条件.（3） 知道单摆的周期和什么有关,把握单摆振动的周期公式,并能用公式解题.2. 才能目标：观看演示试验,概括出影响周期的
14、因素,培养由试验现象得出物理结论的才能.二，教学重点，难点分析1. 本课重点在于把握好单摆的周期公式及其成立条件.2. 本课难点在于单摆回复力的分析.三，教具 :两个单摆（摆长相同,质量不同） 四，教学过程（）引入新课在前面我们学习了弹簧振子,知道弹簧振子做简谐运动.那么：物体做简谐运动的条件是什么？ 答：物体做机械振动,受到的回复力大小与位移大小成正比,方向与位移方向相反.今日我们学习另一种机械振动 单摆的运动（二）进行新课1， 阅读课本第 167 页到 168 页第一段,摸索：什么是单摆？答：一根细线上端固定,下端系着一个小球,假如悬挂小球的细线的伸长和质量可以忽视,细线的长度又比小球的直
15、径大得多,这样的装置就叫单摆.物理上的单摆,是在一个固定的悬点下,用一根不行伸长的细绳,系住一个确定质量的质点,在竖直平面内摆动.所以,实际的单摆要求绳子轻而长,摆球要小而重.摆长指的是从悬点到摆球重心的距离.将摆球拉到某一高度由静止释放,单摆振动类似于钟摆振动.摆球静止时所处的位置就是单摆的平稳位置.物体做机械振动,必定受到回复力的作用,弹簧振子的回复力由弹簧弹力供应, 单摆同样做机械振动,摸索：单摆的回复力由谁来供应,如何表示？1） 平稳位置当摆球静止在平稳位置O 点时,细线竖直下垂,摆球所受重力G和悬线的拉力 F 平稳, O 点就是摆球的平稳位置.2） 回复力单摆的回复力 F 回=G1 =mg sin ,单摆的振动是不是简谐运动呢？单摆受到的回复力 F 回 =mg si
