對(duì)彈簧振子振動(dòng)的研究教學(xué)設(shè)計(jì)

1、- 1 -對(duì)彈簧振子振動(dòng)情況的研究“教學(xué)設(shè)計(jì)”一、課前準(zhǔn)備學(xué)情分析：學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了振動(dòng)、平衡位置、回復(fù)力等概念，知道彈簧振子的振動(dòng)是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，回復(fù)力由彈力提供，滿(mǎn)足F=KX 的正比關(guān)系，以及知道了其X-t 圖為正弦函數(shù)圖像，但是對(duì)具體的振動(dòng)情況還不是很清晰，對(duì)振動(dòng)過(guò)程中振子的相關(guān)特征量還不是很清楚，所以安排了這樣一節(jié)課，屬于新課的拓展，同時(shí)又是舊有知識(shí)的一次綜合運(yùn)用過(guò)程，旨在對(duì)運(yùn)動(dòng)過(guò)程更加清晰，且加強(qiáng)和其他章節(jié)知識(shí)的聯(lián)系，特別是和運(yùn)動(dòng)學(xué)知識(shí)的聯(lián)系。教學(xué)流程設(shè)計(jì)：二、教學(xué)目標(biāo)1通過(guò)運(yùn)動(dòng)學(xué)知識(shí)探究彈簧振子在振動(dòng)過(guò)程中F 、V 、a 、X 及動(dòng)能和勢(shì)能的變化規(guī)律。 2知道正弦函數(shù)圖像于彈簧振子振動(dòng)的

2、關(guān)系，認(rèn)識(shí)更多圖像。 3教會(huì)學(xué)生如何確定振動(dòng)表達(dá)式中的初相值。 三、教學(xué)重點(diǎn)F 、V 、a 、X 及動(dòng)能和勢(shì)能的變化規(guī)律及彈簧振子實(shí)際振動(dòng)表達(dá)式的得出方法。 四、教學(xué)難點(diǎn)F 、V 、a 、X 及動(dòng)能和勢(shì)能幾個(gè)量的變化及方向規(guī)律的得出。 五、教學(xué)過(guò)程 - 2 -1新課引入上節(jié)課講了簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象和受力情況。我們知道彈簧振子回復(fù)力滿(mǎn)足F=KX 規(guī)律，致使X t 變化滿(mǎn)足正弦規(guī)律，屬于典型的簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。那么振子是如何運(yùn)動(dòng)的，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中涉及那些量發(fā)生變化，變化時(shí)又遵循怎樣的規(guī)律呢？那么接下來(lái)就讓我們走進(jìn)振子神奇的世界，一覽振子振動(dòng)的奧妙吧！2新課教學(xué)（1）互動(dòng)探究F 、V 、a 、X 及動(dòng)能和勢(shì)能的變化

3、規(guī)律實(shí)驗(yàn)演示一：首先把事先組裝好的振子小球上畫(huà)上一個(gè)笑臉，然后將彈簧振子放到演示臺(tái)上并掩住平衡位置兩側(cè)使其以一定的幅度振動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生觀察彈簧振子的運(yùn)動(dòng)情況。師：那位能夠同學(xué)看清振子小球上的圖案 生：運(yùn)動(dòng)的太快了沒(méi)有辦法看清楚！師：我們同學(xué)真的很善于發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，那么是不是像咱們同學(xué)說(shuō)的是因?yàn)樗俣鹊脑虿趴床磺澹裁磿r(shí)候可以看清楚呢？生：擋住的地方速度比較小，能看清實(shí)驗(yàn)演示二：讓彈簧振子和剛才具有相同的幅度，再次擋住平衡位置附近而露出兩側(cè)讓學(xué)生觀察結(jié)論：通過(guò)觀察，振子經(jīng)過(guò)兩側(cè)時(shí)確實(shí)可以看到圖案，說(shuō)明振動(dòng)過(guò)程中，中間速度大，兩端速度小同學(xué)們想不想知道為什么速度有這樣的特點(diǎn)，振動(dòng)中還涉及哪些量發(fā)生了變

4、化呢 。通過(guò)同學(xué)們發(fā)言和老師的引導(dǎo)得出還有F 、a 、X 及動(dòng)能和勢(shì)能也同樣發(fā)生了變化 理論推演：在黑板上畫(huà)出一個(gè)表格，分別將振子繞O 在AB 之間往復(fù)運(yùn)動(dòng)的四個(gè)過(guò)程填寫(xiě)進(jìn)去引導(dǎo)同學(xué)思考、討論說(shuō)出F 、V 、a 、X 及動(dòng)能和勢(shì)能幾個(gè)量的方向及大小如何變化。由于上節(jié)課已經(jīng)講了回復(fù)力和位移方向的問(wèn)題，所以學(xué)生不難回答出前四個(gè)量的方向問(wèn)題，而X 的大小如何變化是最容易看到的，這個(gè)地方如果學(xué)生出現(xiàn)困難，老師可以提示學(xué)生用F=KX 和F=ma得出另幾個(gè)量的變化情況填出下表：A O B- 3 - 總結(jié)：X 方向總指O, F 、a 方向總背O ，V 方向可以指O 也可以背O ；F 、a 、X 及勢(shì)能增減性

5、一致，V 和動(dòng)能增減性一致并和以上四個(gè)量的增減性相反。 （2）討論及展示F 、V 、a 、X 及動(dòng)能和勢(shì)能隨時(shí)間的對(duì)應(yīng)關(guān)系期間結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)知識(shí)進(jìn)行合理推理，并與剛剛得出的F 、V 、a 、X 及動(dòng)能和勢(shì)能的變化規(guī)律進(jìn)行印證。針對(duì)AOBOA 過(guò)程首先給出X-t 圖，結(jié)合斜率K=V畫(huà)出V-t 圖象形狀 由V-t 圖象，結(jié)合斜率K=a畫(huà)出a-t 圖象形狀 結(jié)合F=ma，由a-t 圖象畫(huà)出F-t 圖象形狀 結(jié)合Ek=mV2/2，由V-t 圖象畫(huà)出Ek-t 圖象形狀 結(jié)合機(jī)械能守恒，由Ek-t 圖象畫(huà)出Ep-t 圖象形狀 （3）對(duì)不同時(shí)刻作為起點(diǎn)時(shí)刻，振動(dòng)表達(dá)式中初相的取值的說(shuō)明若OA 方向?yàn)檎?，且A 為

6、計(jì)時(shí)時(shí)刻，此時(shí)X=Asin中X 應(yīng)為正向最大故sin （t+）應(yīng)等于1，也就是說(shuō)初相應(yīng)為/2若過(guò)O 且向B 運(yùn)動(dòng)時(shí)為計(jì)時(shí)時(shí)刻，此時(shí)X=Asin（t+）中X 應(yīng)為0，故sin （t+）應(yīng)等于0，也就是說(shuō)初相應(yīng)為0或，但考慮再過(guò)T/4后（t+）將再轉(zhuǎn)過(guò)t=/2且位移達(dá)負(fù)方向最大，sin （t+）應(yīng)等于sin （3/2），所以剛才初相應(yīng)為。- 4 -同理：A 為計(jì)時(shí)時(shí)刻，初相應(yīng)為3/2；若過(guò)O 且向A 運(yùn)動(dòng)時(shí)為計(jì)時(shí)時(shí)刻，初相應(yīng)為0。 六、課堂訓(xùn)練1一質(zhì)點(diǎn)做簡(jiǎn)諧振動(dòng)，其位移與時(shí)間的關(guān)系圖線(xiàn)如圖所示，由此可知該質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的周期為 s ，振幅為 cm ，在t =3s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向 ，質(zhì)點(diǎn)的速度達(dá)正方向最大的時(shí)刻是 ，加速度為負(fù)方向最大的時(shí)刻是 。 2. 如圖4所示，做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)，表示加速度與位移的關(guān)系的圖線(xiàn)是 （ ） 3. 彈簧振子做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖線(xiàn)如圖2所示，在t 1至t 2這段時(shí)間內(nèi) （ ） A 振子的速度方向和加速度方向都不變 B 振子的速度方向和加速度方向都改變 C 振子的速度方向改變，加速度方向不變 D 振子的速度方向不變，加速度方向改變 七、課堂小結(jié)提問(wèn)同學(xué)說(shuō)出本節(jié)課主要內(nèi)容及重要結(jié)論- 5 -彈簧振子振動(dòng)情況（1）F 、V 、a 、X 及動(dòng)能和勢(shì)能的變化規(guī)律（2）通過(guò)課件展示F 、V 、a 、X 及動(dòng)能和勢(shì)能隨時(shí)間的對(duì)應(yīng)關(guān)系（3）對(duì)不同時(shí)刻作為起點(diǎn)時(shí)刻，振動(dòng)表達(dá)式中初相的