2017-2018學年高中物理第一章機械振動1.1研究簡諧運動教案滬科版選修3-4

1、1.1研究簡諧運動一、教材分析本節(jié)內容為描述其他振動奠定基礎 , 進而使學生了解不同的運動形式應用不同的物理量描 述。是本章的重點內容。二、教學目標1. 知識與技能1. 知道什么是簡諧運動以及簡諧運動的圖像。2. 知道簡諧運動的振幅、周期和頻率的含義。3. 理解周期和頻率的關系。4. 知道振動物體的固有周期和固有頻率，并正確理解與振幅無關。2. 過程與方法通過觀察演示實驗，總結頻率與振幅無關，培養(yǎng)學生的觀察、概括能力。三、教學重點難點教學重點 : 簡諧運動的振幅、周期和頻率的概念；教學難點 :1 、振幅和位移的聯(lián)系和區(qū)別、周期和頻率的聯(lián)系和區(qū)別；2 、對振動的快慢和振動物體運動的快慢的理解；四

2、、學情分析學生學習了交流電后對周期性的運動應由周期與頻率描述并不難接受， 但對振幅的意義理解 是一個新問題，因此要區(qū)分位移、振幅、路程的概念，從而使學生能夠理解振幅。五、教學方法 思考、講授、實驗相結合。六、課前準備彈簧振子、預習學案七、課時安排 1 課時八、教學過程（一）預習檢查、總結疑惑學生回答預習學案的內容，提出疑惑（二）精講點撥21.彈簧振子模型：如圖所示，如果小球與桿之間的摩擦可以不計，且彈簧的質量與小球的質量相比也可以忽略，則該裝置為彈簧振子.2. 彈簧振子的位移一時間圖像以縱坐標表示振子的位移，橫坐標表示時間，描繪出簡諧運動的振子的位移隨時間變化的圖像，稱為簡諧運動的圖像，簡諧運

3、動的圖像是一條正弦(或余弦)曲線.3. 簡諧運動(1) 定義：如果做機械振動的質點，其位移與時間的關系遵從正弦(或余弦)函數(shù)規(guī)律，這樣的振動叫做簡諧運動.(2) 特點：簡諧運動是最簡單、最基本的振動.彈簧振子的運動就是簡諧運動.4. 振幅演示：在鐵架臺上懸掛一豎直方向的彈簧振子，分別把振子從平衡位置向下拉不同的距離，讓振子振動?，F(xiàn)象：兩種情況下，彈簧振子振動的范圍大小不同；振子振動的強弱不同。在物理學中，我們用振幅來描述物體的振動強弱。(1) 物理意義：振幅是描述振動快慢的物理量。(2) 定義：振動物體離開平衡位置的最大位移，叫做振動的振幅。(3) 單位：在國際單位制中，振幅的單位是米(m)。

4、5. 周期和頻率(1)全振動從0點開始，一次全振動的完整過程為：L ATQ從A點開始，一次全振動的完整過程為：A 3ATA。從A，點開始，一次全振動的完整過程為：AT ATS A。在判斷是否為一次全振動時不僅要看是否回到了原位置，而且到達該位置的振動狀態(tài)(速度)也必須相同，才能說完成了一次全振動。只有物體振動狀態(tài)再次恢復到與起始時刻完全相同 時，物體才完成一次全振動。振動物體以相同的速度相繼通過同一位置所經歷的過程，也就是連續(xù)的兩次位置和振動狀態(tài)3都相同時所經歷的過程，叫做一次全振動。一次全振動是簡諧運動的最小運動單元，振子的運動過程就是這一單元運動的不斷重復。(2)周期和頻率演示：在兩個勁度

5、系數(shù)不同的彈簧下掛兩個質量相同的小球，讓這兩個彈簧振子以相同的振幅振動，觀察到振子振動的快慢不同。為了描述簡諧運動的快慢，弓I入了周期和頻率。1周期：做簡諧運動的物體完成一次全振動所需的時間，叫做振動的周期，單位：s。2頻率：單位時間內完成的全振動的次數(shù)，叫頻率，單位：Hz, 1Hz=1 s-1。13周期和頻率之間的關系： T=-4研究彈簧振子的周期問題：猜想彈簧振子的振動周期可能由哪些因素決定？演示：兩個不同的彈簧振子(彈簧不同，振子小球質量也不同)，學生觀察到：兩個彈簧振子的振動不同步，說明它們的周期不相等。猜想：影響彈簧振子周期的因素可能有：振幅、振子的質量、彈簧的勁度系數(shù)。注意事項：a

6、.秒表的正確讀數(shù)及使用方法。b 應選擇振子經過平衡位置的時刻作為開始計時的時刻。c.振動周期的求解方法：T= -,t表示發(fā)生n次全振動所用的總時間。nd. 給學生發(fā)秒表，全班同學同時測講臺上演示的彈簧振子的振動周期。實驗驗證：彈簧一端固定，另一端系著小球，讓小球在豎直方向上振動。實驗一：用同一彈簧振子，質量不變，振幅較小與較大時，測出振動的周期Ti和Ti,并進行比較。實驗二：用同一彈簧，拴上質量較小和較大的小球，在振幅相同時，分別測出振動的周期T2和E,并進行比較。實驗三：保持小球的質量和振幅不變，換用勁度系數(shù)不同的彈簧， 測出振動的周期T3和T3,并進行比較。5固有周期和固有頻率4對一個確定的振動系統(tǒng)，振動的周期和頻率只與振動系統(tǒng)本身有關，所以把周期和頻率叫做固有周期和固有頻率。6.簡諧運動的表達式（1）簡諧運動的振動方程既然簡諧運動的位移和時間的關系可以用正弦曲線或余弦曲線來表示，那么若以x代表質點對于平衡位置的位移，t代表時間，根據(jù)三角函數(shù)知識，x和t的函數(shù)關系可以寫成x = Asin（ujt + p）公式中的A代表振動的振幅，3叫做圓頻率，它與頻率f之間的關系為：3=2nf（三）課堂小結本節(jié)