高中物理人教版 (新课标)选修3选修3-4第十一章 机械振动1 简谐运动教案

选修3-4

第十一章 机械振动

一、简谐运动教案

一、教材分析

本节内容是机械振动的最简单的运动形式，是学习其它振动形式的基础，对学好整个振动部分起到非常重要的作用。它从位移与时间关系的角度认识简谐运动的特点。

二、教学目标

1.知识与技能

（1）从运动形式了解什么是机械振动、简谐运动 

（2）正确理解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.过程与方法

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。

三、教学重点难点

  简谐运动的位移时间图像既是重点也是难点。

四、学情分析

在学生已学习物体运动规律的基础上认识振动并不困难，但要认识简谐振动的特点比较困单，所以应用实验的方法画出其图像以降低学生的困难。

五、教学方法

实验、观察与总结

六、课前准备

弹簧振子、坐标纸、预习学案

七、课时安排  1课时

八、教学过程

（一）预习检查、总结疑惑

学生回答预习学案的内容，提出疑惑

（二）精讲点拨

1、机械振动 

学生回答机械振动与其他运动相比有什么特点？

特点：往复的运动

总结：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，对于弹簧振子，它是弹力。

2、     弹簧振子的运动

（1）弹簧振子要一直运动下去对弹簧和振子有什么要求？

a．弹簧的质量远远小于滑块的质量，可以忽略不计,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

b．阻力太大，振子不振动，阻力很小，振子振动。我们研究在没有阻力的理想条件下弹簧振子的运动。

（2）平衡位置有什么特点？振动时怎样算完成一个全振动？

对弹簧振子而言，弹簧为原长，振动方向的合力为零。

3、     实验探究

使弹簧振子振动，拉动下面的坐标纸，描出振子运动的运动图像。用多媒体动画模拟振子的运动，画出振动图象。

4、     讨论并回答：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？（相对平衡位置的位移）

总结：简谐运动的振动图象都是正弦或余弦曲线。

提问：振动图象在什么情况下是正弦，什么情况下是余弦？

总结：由开始计时的位置决定

图像中这里的位移指的是什么？

总结：指向对于平衡位置的位移，即位置坐标，与时刻对应。

5、结合右图分析振子在一次全振动中弹簧弹力Ｆ、偏离平衡位置的位移x、加速度a、速度Ｖ的大小变化情况及方向。

１）Ａ→Ｏ x↓，方向由Ｏ　向Ａ

 F↓，方向由Ａ　向Ｏ

 a↓，方向由Ａ　向Ｏ

 V↑，方向由Ｏ　向Ａ

振子做加速度不断减小的加速运动 A′  O A

２）在O位置，x＝０，F＝０，a＝０，V最大；

３）Ｏ→Ａ′ x↑，方向由Ｏ  向Ａ′

 F↑，方向由Ａ′向Ｏ

 a↑，方向由Ａ′向Ｏ

 V↓，方向由Ｏ  向Ａ′

振子做加速度不断增大的减速运动

４）在Ａ′位置，x最大，F最大，a最大，V＝０

５）Ａ′→Ｏ x↓，方向由Ｏ  向Ａ′

 F↓，方向由Ａ′向Ｏ

 a↓，方向由Ａ′向Ｏ

 V↑，方向由O　向Ａ′

振子做加速度不断减小的加速运动

６）在O位置，x＝０，F＝０，a＝０，V最大；

７）Ｏ→Ａ x↑，方向由Ｏ  向Ａ

 F↑，方向由Ａ　向Ｏ

 a↑，方向由Ａ　向Ｏ

 V↓，方向由Ｏ  向Ａ

振子做加速度不断增大的减速运动

８）在Ａ位置，x最大，F最大，a最大，V＝０

6、你对简谐振动有什么认识？总结其运动有哪些特点？

运动的位移时间图像为弦函数的运动称简谐运动。

简谐运动是一种最简单、最基本的振动，例弹簧振子的运动就是简谐运动。

（三）课堂小结

本节学习了机械振动的概念，知道了简谐振动的运动特点，其振动图象为一条正弦或余弦函数。

（四）反思总结，当堂检测

（五）布置作业：问题与练习3、4

九、板书设计

一、简谐运动

1、  机械振动：平衡位置附近的往复运动

2、简谐振动：运动的位移时间图像为弦函数的运动称简谐运动。

3、简谐振动的特点：对称性。

4、运动性质：变加速运动。

十、教学反思

本节只是从运动的特点来认识简谐振动，对简谐振动的实质还不能真正理解，需下一步继续学习。

11.1简谐运动学案

课前预习学案

一、预习目标

1.初步了解什么是振动，观察弹簧振子的构造及在一次全振动过程中位移的变化情况.

2.知道怎样画出振子的位移-时间图像，初步了解简谐振动的特点。

二、预习内容

1、机械振动

                                                      叫机械振动。

2、弹簧振子的构造

①              ，②               。                          叫平衡位置。

3、、弹簧振子运动过程中位移-时间关系

              为坐标原点，               建立位移坐标轴。               为正，               为负。               建立时间轴。位移-时间图像很像               关系。

4、、简谐运动

如果质点的位移与时间的关系遵从               的规律，               ，               这样的振动叫简谐振动。

三、提出疑惑

课内探究学案

一、学习目标

1、能说出弹簧振子的结构。

2、能用实验的方法画出弹簧振子振动的位移时间图像。

3、能说出简谐振动的位移特点。

重点：简谐振动的位移特点

二、学习过程

（一）机械振动 

机械振动与其他运动相比有什么特点？

（二）弹簧振子的运动

1、     弹簧振子要一直运动下去对弹簧和振子有什么要求？

2、     平衡位置有什么特点？振动时怎样算完成一个全振动？

3、     建立坐标系设计一种方法描绘出振子的位置随时间变化的规律。

4、     弹簧振子的位移-时间图像有什么特点？这里的位移指的是什么？

5、结合右图分析振子在一次全振动中弹簧弹力Ｆ、偏离平衡位置的位移x、加速度a、速度Ｖ的大小变化情况及方向。

１）Ａ→Ｏ x↓，方向由Ｏ　向Ａ

 F↓，方向由Ａ　向Ｏ

 a↓，方向由Ａ　向Ｏ

 V↑，方向由Ｏ　向Ａ

振子做加速度不断减小的加速运动 A′  O A

２）在O位置，x＝０，F＝０，a＝０，V最大；

３）Ｏ→Ａ′ x↑，方向由Ｏ  向Ａ′

 F↑，方向由Ａ′向Ｏ

 a↑，方向由Ａ′向Ｏ

 V↓，方向由Ｏ  向Ａ′

振子做加速度不断增大的减速运动

４）在Ａ′位置，x最大，F最大，a最大，V＝０

５）Ａ′→Ｏ x↓，方向由Ｏ  向Ａ′

 F↓，方向由Ａ′向Ｏ

 a↓，方向由Ａ′向Ｏ

 V↑，方向由O　向Ａ′

振子做加速度不断减小的加速运动

６）在O位置，x＝０，F＝０，a＝０，V最大；

７）Ｏ→Ａ x↑，方向由Ｏ  向Ａ

 F↑，方向由Ａ　向Ｏ

 a↑，方向由Ａ　向Ｏ

 V↓，方向由Ｏ  向Ａ

振子做加速度不断增大的减速运动

８）在Ａ位置，x最大，F最大，a最大，V＝０

（三）简谐振动

你对简谐振动有什么认识？总结其运动有哪些特点？

三、反思总结

四、当堂检测 

1、下列物体的运动，属于机械振动的是

A.汽油机活塞在汽缸里的往复运动

B.人说话时声带的震动

C.物体做匀速圆周运动

D.小船在水中随波浪起伏而做上下浮动

2、如图1所示，为某简谐运动图像，若t＝0时，质点正经过O点向b运动，则下列说法正确的是（）

图1

A. 质点在0.7s时，质点的位移为向左，且正在远离平衡位置运动

B. 质点在1.5s时的位移最大，方向向左，在1.75s时，位移为1cm

C. 质点在1.2s到1.4s过程中，质点的位移在增加，方向向左

D. 质点从1.6s到1.8s时间内，质点的位移正在增大，方向向右

课后练习与提高

1. 如图2所示为质点P在0~4s内的振动图像，下列叙述正确的是（）

图2

A. 质点在1.8s时速度向上

B. 质点在3s时速度向下

C. 质点在0.5s时和在2.5s时速度相同

D. 质点在1.5s时和在2.5s时速度相同

2. 如图3所示为某一质点的振动图像，由图像可知在两时刻，质点的速度，加速度的正确关系为（ ）

图3

A. ，方向相同

B. ，方向相反

C. ，方向相同

D. ，方向相反

参考答案

当堂检测

1、ABD   2、C

课后练习与提高

1、D    2、AD