機械振動全章完美教(學(xué))案

1、word格式資料、簡諧運動【教學(xué)目標(biāo)】1、回復(fù)力、平衡位置、機械振動2、知道什么是簡諧運動及物體做簡諧運動的條件。3、理解簡諧運動在一次全振動過程中位移、回復(fù)力、加速度、速度的變化情況。4、理解簡諧運動的對稱性及運動過程中能量的變化?！局仉y點】重點：簡諧運動的特征及相關(guān)物理量的變化規(guī)律。難點：偏離平衡位置位移的概念及一次全振動中各量的變化。【教學(xué)過程】一、新課引入：復(fù)習(xí)所學(xué)過的運動：按運動軌跡分：直線運動、曲線運動；按速度特點分：勻變速、非勻變速;自然界中還有一種更常見的運動：機械振動。二、機械振動：（mechanical vibration ）在自然界中，經(jīng)常觀察到一些物體來回往復(fù)的運動，例

2、如：蕩秋千時的來回運動；人走路時，兩只手臂會自然地、有節(jié)奏地前后擺動【思考】下面我們就來研究一下這些運動具有什么特點？【回答】這些運動都有一個明顯的中心位置，物體或物體的一部分都在這個中心位置兩側(cè)做往復(fù)運動。這樣的運動稱為機械振動，簡稱振動。中心位置又稱為平衡位置，即當(dāng)物體不再做往復(fù)運動時，所最終停下來的位置。（標(biāo)出平衡位置）聯(lián)系“牛一”，強調(diào)在平衡位置處時，物體所受合力為零。平衡位置是指運動過程中一個明顯的分界點，一般是振動停止時靜止的位置，并不是所有往復(fù)運動的中點都是平衡位置。 存在平衡位置是機械運動的必要條件，有很多運動，盡管也是往復(fù)運動，但并不存在 明顯的平衡位置，所以并非機械振動。例

3、如：拍皮球、人來回走動?！咀⒁狻吭谶\動過程中，平衡位置受力并非一定平衡！如：小球的擺動【總結(jié)】機械振動的充要條件：1、有平衡位置2、在平衡位置兩側(cè)往復(fù)運動?！九e例】自然界中的機械振動，如：鐘擺、心臟、活塞、昆蟲翅膀的振動、浮標(biāo)上下浮動、鋼尺的振動等。三、簡諧振動：1 .回復(fù)力有一種玩具狗，它的頭部和尾部用較軟的彈簧跟身體相連。如果輕拍一下玩具狗，它便會不停地?fù)u頭 晃尾起來，這就是彈簧引起的機械振動?！咎釂枴繖C械振動的物體，為何總是在平衡位置兩側(cè)往復(fù)運動？（用彈簧振子做實驗說明）彈簧振子是一個物理模型。彈黃象干的緊卦【介紹】為了簡化問題，便于分析，把有孔的小球跟彈簧連接在一起，穿在一根光滑水平桿

4、上，并把彈簧 的左端固定，彈簧的質(zhì)量比小球小得多，這樣就組成一個彈簧振子。【現(xiàn)象】當(dāng)彈簧既不拉伸也不被壓縮時，小球靜止在桿上的。點，這時小球所受合力為零。 。點就是彈簧振子的平衡位置。振子在平衡位 置。點右側(cè)時，有一個向左的力；在平衡位置。點左側(cè)時，有一個向右的力，這個力總是促使物體回到平衡位置。【小結(jié)】物體做機械振動時，一定受到指向平衡位置的力，這個力的作用 效果總能使物體回到中心位置，這個力叫回復(fù)力?；貜?fù)力是根據(jù)力的效果命名的，【分析】彈簧振子在振動過程中，當(dāng)偏離平衡位置時，總是受到一個跟運動方向（位移方向）相反、能使 振子返回平衡位置的回復(fù)力，且這個回復(fù)力就是彈簧的彈力。由于彈簧發(fā)生彈性

5、形變時，彈力跟 形變量成正比，對彈簧振子來說，也就是回復(fù)力F跟振子的位移x成正比，而回復(fù)力總是指向平衡位置，所以 回復(fù)力的方向始終與位移方向相反 ，它們之間的關(guān)系：F 二kx其中，k是一個常數(shù)，對于彈簧振子而言就是彈簧的勁度系數(shù)。負(fù)號表示回復(fù)力F的方向始終跟位移x的方向相反。【總結(jié)】在平衡位置時，回復(fù)力為零?；貜?fù)力：使物體返回平衡位置的力，方向總是指向平衡位置。特點：1.回復(fù)力是效果按效果命名的力；2 .回復(fù)力可以是某個力，也可以是幾個力的合力，還可以是某個力的分力。由于振子總是在平衡位置兩側(cè)移動，如果我們以平衡位置作為參考點來研究振子的位移就更為方便。這樣表示出的位移稱為 偏離平衡位置的位移

6、。 它的大小等于物體與平衡位置之間的距離，方向由平衡位置 指向物體所在位置。（由初位置指向末位置）用X表示。偏離平衡位置的位移與某段時間內(nèi)位移的區(qū)別：偏離平衡位置的位移是以平衡位置為起點，以平衡位 置為參考位置。某段時間內(nèi)的位移，是默認(rèn)以這段時間內(nèi)的初位置為起點。四、彈簧振子運動過程中各物理量的變化情況分析：結(jié)合右圖分析振子在一次全振動中回復(fù)力F、偏離平衡位置的位移 x、加速度a、速度v的大小變化情況及方向。所謂全振動，做振動的質(zhì)點從某位置出發(fā)再次回到該位置，并保持與出發(fā)時相同運動方向的 過程稱為全振動。1 ） A - Ox J ,方向由O向AFJ ,方向由A向OaJ ,方向由A向OAVT ,

7、方向由O向A振子做加速度不斷減小的加速運動2 ）在 O位置，x = 0 , F= 0 , a = 0 , V 最大;3 ） O一Ax T ,方向由O向AFT ,方向由A向OaT ,方向由A向O4 ）在A 位置，x取大，F(xiàn)取大，a取大，V= 015 ) A-f Ox J ,方向由o向AFk方向由A向 Oaj ,方向由A向 OVT ,方向由O向AVJ ,萬向由O 向A 振子做加速度不斷增大的減速運動振子做加速度不斷減小的加速運動4 ）在 O 位置，x=0, F=0, a=0, V 最大;7 ） OAx T ,方向由O 向AFT ,方向由A 向O aT ,方向由A 向OVJ ,方向由O 向A振子做加

8、速度不斷增大的減速運動8 ）在A位置，x最大，F(xiàn)最大，a最大，V= 0五、簡諧振動：彈簧振子由于偏離平衡位置的位移和回復(fù)力具有明顯的對稱性，導(dǎo)致其速度、加速度等都具有明顯的 對稱性，形成的運動是一種簡單而和諧的運動。我們稱之為簡諧運動。定義：質(zhì)點在大小與位移成正比，方向始終指向平衡位置的回復(fù)力作用下的振動稱為簡諧振動。回復(fù)力：F = -kx簡諧振動是一種最簡單、最基本的機械振動。例如：敲擊音叉后，兩個股叉上的質(zhì)點的振動；浮標(biāo)漂浮在水平面時的上、下浮動?！纠}】小球在兩個相連接的、對稱的光滑斜面上來回運動，這種運動是否可看成簡諧振動？【回答】不可以。六、課堂小結(jié)：概念：機械振動、回復(fù)力、平衡位置

9、、偏離平衡位置的位移、簡諧運動、簡諧運動的特點;方法：如何證明某個運動是簡諧運動；七、思考題：1、試證明水面上木塊的振動是簡諧運動2、試證明：A木塊降到最低點時加速度大于重力加速度g（一）3、如圖，m和M兩木塊通過彈簧連接，現(xiàn)將 m用力下壓，欲使 m彈起時，剛好 M對地面壓力為0, m應(yīng)下壓的距離是多少？（彈簧的勁度系數(shù)為k）二、振幅、周期和頻率【教學(xué)目標(biāo)】基礎(chǔ)目標(biāo)1 .知道什么是一次全振動、振幅、周期和頻率2 .理解周期和頻率的關(guān)系。3 .知道什么是振動的固有周期和固有頻率4 .掌握用秒表測彈簧振子周期的操作技能.拔高目標(biāo)：1、知道位移和振幅的區(qū)別2、知道周期（頻率）和振幅無關(guān)3、知道彈簧振

10、子的周期公式4、能利用彈簧振子的周期性解決相應(yīng)問題。【教學(xué)重難點】1 .振幅和位移的聯(lián)系和區(qū)別.2 .通過實驗說明周期和振幅無關(guān)【教學(xué)內(nèi)容】一、新課引入觀察表明：簡諧運動是一種周期性運動，與我們學(xué)過的勻速圓周運動相似，所以研究簡諧運動時 我們也有必要像勻速圓周運動一樣引入周期、頻率等物理量，本節(jié)課我們就來學(xué)習(xí)描述簡諧運動的幾 個物理量板書：振幅、周期和頻率二、振幅1 .引入振幅。在鐵架臺上懸掛一豎直方向的彈簧振子，分別用大小不同的力把彈簧振子從平衡位置拉下不同的距 離.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.為了方便我們描述物體振動的強弱，我們引入振幅振幅是描述振動強弱的物

11、理量；振動物體離開平衡位置的最大距離叫振幅；振幅的單位是米.2 .分析振幅與位移的區(qū)別問題：振幅越大，物體的振動越強，能否說物體的位移越大？物體在遠離平衡位置的過程中，振幅逐漸增大？a.振幅是指振動物體離開平衡位置的最大距離；而位移是振動物體所在位置與平衡位置之間的距離b .對于一個給定的振動，振子的位移是日刻變化的，但振幅是不變的c.位移是矢量，但振幅是標(biāo)量.d.振幅等于最大位移的數(shù)值三、周期和頻率1、全振動由于簡諧運動具有周期性，故只要研究一次完整的運動就可以反應(yīng)全部的情況。 一次完整的運動我們稱為一次全振動。A - O 一 A- 0一 A 從A點開始，一次全振動的完整過程：兩次以同樣的速

12、度經(jīng)過同一位置之間的時間間隔誤解：兩次經(jīng)過同一位置之間的時間間隔。2、周期和頻率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：秒單位時間內(nèi)完成的全振動的次數(shù)，叫頻率，單位：赫茲 周期和頻率之間的關(guān)系:周期和頻率都是描述振動快慢的物理量，周期越大，振動越慢，頻率越大，振動越快。四、周期和振幅無關(guān)問題：如果改變振幅，周期是否改變？（在尺上標(biāo)下平衡位置，從實驗：用一個大的電子鐘，改變振幅，分別記一下半分鐘內(nèi)振動的次數(shù)。平衡位置開始計時）結(jié)論：周期與振幅無關(guān)。周期與哪些因素有關(guān)？定性實驗：改變振子質(zhì)量，改變彈簧勁度系數(shù)。結(jié)論：與振子質(zhì)量和彈簧有關(guān)。（T = 2幾推導(dǎo)：只要振子系統(tǒng)確定

13、了，其周期就是一個固定值，不會改變！除了彈簧振子外，其他的振動物體 也具有相同的特點，所以我們把一個振動物體的周期稱之為固有周期，其頻率稱為固有頻率。生活中的現(xiàn)象：吉他弦或其他琴弦。前提：音調(diào)高低是由頻率決定。現(xiàn)象：用力撥動琴弦，撥的幅度不同，聲音大小不同，但音調(diào)高低都一樣。即振幅不影響頻率。五、板書r振動物體離開平衡位置的最大距離（m ）是標(biāo)量振幅（A）J表示振動的強弱描述簡 諧運動 的物理 量等于振動物體的最大位移的絕對值做簡諧振動的物體完成一次全振動所用的（s ）i周期（T） ,只有物體振動狀態(tài)再次恢復(fù)到與起始時刻完全相同時，物體才完成一次全振動 1廠單位時間內(nèi)完成的全振動的次數(shù)（Hz）

14、T=（頻率（f）當(dāng)周期T與頻率f是振動系統(tǒng)本身的性質(zhì)決定時，叫固有周期或固有頻率小結(jié)3 .振幅是振動物體離開平衡位置的最大距離；振動物體完成一次全振動所需要的時間叫周期；單位時 間內(nèi)完成全振動的次數(shù)叫頻率 .4 .當(dāng)振動物體以相同的速度相繼通過同一位置所經(jīng)歷的過程就是一次全振動；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(fù)5 .由于物體振動的周期和頻率只與振動系統(tǒng)本身有關(guān)，所以也叫固有周期和固有頻率.六、課堂思考及課后思考題1、經(jīng)過一個周期，物體走的路程是幾倍的振幅？半個周期，是否一定走 2倍的振幅？1/4個周期，是否一定走一個振幅？2、一質(zhì)點在平衡位置 O附

15、近做簡諧運動，它離開平衡位置向N點運動，經(jīng)0.15 s第一次經(jīng)過 N點，再經(jīng)過0.1 s第二次通過 N點，則該質(zhì)點的周期為多少s?該質(zhì)點再經(jīng)過多少s第三次經(jīng)過N點？3、如圖所示，振動質(zhì)點做簡諧運動，先后以相等而反向的加速度經(jīng)過a、b兩點時，.，歷時2 s,過b點后又經(jīng) 2 s,仍以相同加速度再經(jīng) b點，其振動周期為 .一ab三、簡諧運動的圖象【教學(xué)目標(biāo)】1、理解振動圖象的物理意義；2、利用振動圖象求振動物體的振幅、周期及任意時刻的位移；3、會將振動圖象與振動物體在某時刻位移與位置對應(yīng)，并學(xué)會在圖象上分析與位移x有關(guān)的物理量。（速度v,加速度a,恢復(fù)力F。）4、觀察砂擺演示實驗中拉動木板勻速運動

16、，讓學(xué)生學(xué)會這是將質(zhì)點運動的位移按時間掃描的基本實驗方法?！局攸c、難點分析】1 .重點：簡諧運動圖象的物理意義。2 .難點：振動圖象與振動軌跡的區(qū)別?！窘虒W(xué)過程】一、新課引入質(zhì)點做直線運動時，x-t圖象形象地說明質(zhì)點的位移隨時間變化的規(guī)律。若以質(zhì)點的初始位置為坐標(biāo)原點，x表示質(zhì)點的位移。提問1:初速度為零的勻加速直線運動物體的位移隨時間變化規(guī)律如何？并畫出位移-時間的圖象。提問2: x-t圖象是拋物線，其圖象的橫縱坐標(biāo)、原點分別表示什么？物體運動的軌跡是什么？答2:橫軸表示時間；縱軸表示位移；坐標(biāo)原點表示計時、位移起點。物體運動的軌跡是直線。物體做簡諧運動，是周期性變化的運動，它的位移隨時間變

17、化的規(guī)律又是什么樣的呢？這正是本節(jié) 要解決的問題。二、圖象的形成方法1、頻閃照相前邊我們已經(jīng)知道對于頻閃照片：是每隔相等的時間，給物體照一次相，我們假設(shè)相鄰兩次閃光的時 間間隔為t0,則照片上記錄的是每隔時間 t0振子所在的位置.列表、讀數(shù)，把對應(yīng)于不同時刻的位置記錄下來“ -1 第一個1周期2時間t0t 02t 03t04t 05t 06t 0位移x(mm)-20.0-17.6-100.1210.417.620.0“ -1第二個1周期 2時間t6t 07t 08t09t 010t011t012t0位移x(mm)20.017.610.40.12-10-17.6-20.0K圖4方法2:砂擺演示：

18、下面的木板不動，讓砂擺振動。1 .砂在木板上來回劃出一條直線，說明振動物體僅僅只在平衡位置兩側(cè)來回運動，但由于各個不同時刻的位移在木板上留下的痕跡相互重疊而呈現(xiàn)為一條直線。2 .砂子堆砌在一條直線上，堆砌的沙子堆，它的縱剖面是矩形嗎？學(xué)生答：砂子不是均勻分布的，中央部分（即平衡位置處）堆的少，在擺的兩個靜止點下方，砂子堆的多（如圖2）,因為擺在平衡位置運動的最快。圖2講解：質(zhì)點做的是直線運動，但它每時刻的位移都有所不同。如何將不同時刻的位移分別顯示出來呢? 演示：讓砂擺振動，同時沿著與振動垂直的方向勻速拉動擺下的長木板現(xiàn)象：原先成一條直線的痕跡展開成一條曲線。、圖象的物理意義圖41. x-t圖

19、線是一條質(zhì)點做簡諧運動時，位移隨時間變化的圖象。2 .振動圖象的橫坐標(biāo)表示的是時間t,因此，它不是質(zhì)點運動的軌跡，質(zhì)點只是在平衡位置的兩側(cè)來回做直線運動。3 .振動圖象是正弦曲線還是余弦曲線，這決定于t=0時刻的選擇。（提醒學(xué)生注意，t=T/4處，位移x最大，此時位移數(shù)值為振幅A,在t=T/8處、=條=。,謁半周期的簡諧運動曲線，不是半圓，也不是三角形。要強調(diào)圖線為正弦曲線。）三、簡諧運動圖象描述振動的物理量通過圖5振動圖象，回答直接描述量。c x/cm圖5答：振幅為 5cm,周期為 4s,及 t=1s , x=5cm, t=4s , x=0 等。1 .直接描述量：振幅A;周期T;任意時刻的位

20、移to2 .間接描述量：（請學(xué)生總結(jié)回答）頻率3 f =:角頻率-3=早x-t圖線上一點的切線的斜率等于V。例：求出上圖振動物體的振動頻率，角 頻率及t=5s時的瞬時速度。（請同學(xué)計算并回答）解：頻率角頻率1 1 、 f = -=- = 025 (Hz)CO2寓_ 2寓T=T= 0 571(rad / s)t=5s , x=5cm處曲線的斜率為 0,速度 v=0。四、從振動圖象中的 x分析有關(guān)物理量（v, a, F）簡諧運動的特點是周期性。在回復(fù)力的作用下，物體的運動在空間上有往復(fù)性，即在平衡位置附近做往復(fù)的變加速（或變減速）運動；在時間上有周期性，即每經(jīng)過一定時間，運動就要重復(fù)一 次。我們能

21、否利用振動圖象來判斷質(zhì)點x, F, v, a的變化，它們變化的周期雖相等，但變化步調(diào)不同，只有真正理解振動圖象的物理意義，才能進一步判斷質(zhì)點的運動情況。例：圖6所示為一彈簧振子的振動圖象。圖6圖T分析：求A, f求t=0時刻，單擺的位置； 若規(guī)定振子以偏離平衡位置向右為正，求圖中O, A, B, C, D各對應(yīng)振動過程中的位置；t=1.5s ,對質(zhì)點的x, F, v, a進行分析。畫出34秒內(nèi)的圖像由振動圖象知 A=3cmr| T=2s, 112京7亓f = = = 0.5 (Hz) , 3 = = 3.14 (rad/s) T 2T2t=0時刻從振動圖象看，x=0 ,質(zhì)點正擺在E點即將向G方

22、向運動。振動圖象中的 O, B, D三時刻，x=0,故擺都在E位置，A為正的最大位移處，即 G處，C為負(fù)的最大位移處，即 F處。t=1.5s ,x=-3cm,由5=-h，F(xiàn)與X反向，A X,由回復(fù)力F為正的最大值，a F,并與F同向，所以a為正的最大值，C點切線的斜率為零，速度為零。由F= -kx , F=ma分析可知：1. x0, F0, a0; x0, a 0O2. x-t圖線上一點切線的斜率等于v; v-t圖線上一點切線的斜率等于a。3. x, v, a的變化周期都相等，但它們變化的步調(diào)不同。五、應(yīng)用：心電圖 地震儀繪制的圖線 六、課堂小結(jié)1 .簡諧運動的圖象表示做簡諧運動的質(zhì)點的位移隨

23、時間變化的關(guān)系，是一條正弦(或余弦曲 線)曲線，不是質(zhì)點運動的軌跡。2 .從振動圖象可以看出質(zhì)點的振幅、周期以及它在任意時刻的位移。3 .凡與位移x有關(guān)的物理量(速度 v,加速度a,回復(fù)力F等)都可按位移x展開，均可在圖 象上得到間接描述，為進一步分析質(zhì)點在某段時間內(nèi)的運動情況奠定基礎(chǔ)。七、板書設(shè)計圖象正弦或余弦曲然簡1.諧.運動 3的圖象物理意義：振動物體的位移隨時間變化的規(guī)律 從圖象上直接看出的振動情況有：任意時刻對平衡位置的位移，或由振動位移判定對應(yīng)的時刻 振動周期T,振幅A任意時刻回復(fù)力和加速度的方向任意時刻的速度方向4 .應(yīng)用一一心電圖、地震監(jiān)測儀等四、單擺【教學(xué)目標(biāo)】1 .理解單擺

24、振動的特點及它做簡諧運動的條件；2 .觀察演示實驗，概括出周期的影響因素，培養(yǎng)學(xué)生由實驗現(xiàn)象得出物理結(jié)論的能力。3 .掌握并學(xué)會應(yīng)用單擺振動的周期公式。【重點、難點分析】1 .本課重點在于掌握好單擺的周期公式及其成立條件。2 .本課難點在于單擺回復(fù)力的分析。解決方案：對于重點內(nèi)容通過課堂鞏固練習(xí)加深印象。本課難點在于力的分析上，由教師畫好受力分析圖，用彩粉筆標(biāo)示，同時引導(dǎo)學(xué)生看書，這部分內(nèi)容屬于A類要求及了解內(nèi)容，只要使大部分學(xué)生能明白基本過程即可，重在強調(diào)最后結(jié)論。【教學(xué)過程】一、單擺振動的特點（回復(fù)力和平衡位置）1、單擺及其平衡位置一根繩子上端固定，下端系著一個球。物理上的單擺，是在一個固

25、定的懸點下，用一根不可伸長的細 繩，系住一個一定質(zhì)量的質(zhì)點，在豎直平面內(nèi)小角度地擺動。如果懸掛小球的細線的伸縮和質(zhì)量可以忽略, 線長又比球的直徑大得多，這樣的裝置叫單擺問題：為什么對單擺有上述限制要求呢？線的伸縮和質(zhì)量可以忽略一一使擺線有一定的長度而無質(zhì)量，質(zhì)量全部集中在擺球上線長比球的直徑大得多，可把擺球當(dāng)作一個質(zhì)點，只有質(zhì)量無大小，懸線的長度就是擺長.單擺是實際擺的 理想化的物理模型.另外，單擺繩要輕而長，球要小而重都是為了減少阻力。1、不可能是重力或繩子的拉力。2、2、單擺的回復(fù)力答：單擺的回復(fù)力由繩的拉力和重力的合力來提供。分析過程:不可能是重力和拉力的合力。在研究擺球沿圓弧的運動情況

26、時，要以不考慮與擺球運動方向垂直的力，而只考慮沿擺球運動方向的力，如圖乙所示因為F 垂直于v ,所以，我們可將重力 G分解到速度v的方向及垂 直于 v 的方向.且 G1= Gsin 8 =mgin 8 G2= Qos 8 = mgcos 8說明：正是沿運動方向的合力G1=mgsin 0提供了擺球擺動的回復(fù)力.二、單擺振動是簡諧運動推導(dǎo)：在擺角很小時，sin 0 = ；I又回復(fù)力F = mgsin 8 =F = mg- （ x表示擺球偏離平衡位置的位移，l1表示單擺的擺長）在擺角e很小時，回復(fù)力的方向與擺球偏離平衡位置的位移方向相反，大小成正比，單擺做簡諧運動知道簡諧運動的圖象是正弦 （或余弦曲

27、線），那么在擺角很小的情況下，既然單擺做的是簡諧運動，它 振動的圖象也是正弦或余弦曲線.三、單擺的周期1、周期與振幅無關(guān)演示1擺角小于5。的情況下，把兩個擺球從不同高度釋放?，F(xiàn)象：擺球同步振動，說明單擺振動的周期和振幅無關(guān)。2、周期與擺球質(zhì)量無關(guān)演示2將擺長相同，質(zhì)量不同的擺球拉到同一高度釋放。現(xiàn)象：兩擺球擺動是同步的，即說明單擺的周期與擺球質(zhì)量無關(guān)。那么就可以用這兩個單擺去研究周期和振幅的關(guān)系了，在做之前還要明確一點， 振幅是不是可任意?。窟@個實驗主要是為研究屬于簡諧運動的單擺振動的周期，所以擺角不要超過5。3、剛才做過的兩個演示實驗，證實了單擺振動周期和擺球質(zhì)量、振幅無關(guān)，那么周期和什么有

28、關(guān)？由前所說這兩個擺擺長相等，如果 L不等，改變了這個條件會不會影響周期？演示3取擺長不同，兩個擺球從某一高度同時釋放，注意要“V 5?，F(xiàn)象：兩擺振動不同步，而且擺長越長，振動就越慢。這說明單擺振動和擺長有關(guān)。具體有什么關(guān)系呢？實驗，將擺長變?yōu)樵瓉淼乃谋叮?再測周期。荷蘭物理學(xué)家通過精確測量得到單擺周期公式：4、單擺周期的這種與振幅無關(guān)的性質(zhì)，叫做等時性。單擺的等時性是由伽利略首先發(fā)現(xiàn)的。（此處可以講一下伽利略發(fā)現(xiàn)單擺等時性的小故事。）鐘擺的擺動就具有這種性質(zhì)，擺鐘也是根據(jù)這個原理制成的，據(jù)說這種等時性最早是由伽利略從教堂的燈的擺動發(fā)現(xiàn)的。如果條件改變了，比如說（拿出擺鐘展示）這個鐘走得慢了，

29、那么就要把擺長調(diào)整一下，應(yīng)縮短L,使T減?。蝗绻@個鐘在北京走得好好的，帶到廣州去會怎么樣？由于廣州g小于北京的g值，所以T變大，鐘也會走慢；同樣，把鐘帶到月球上鐘也會變慢。5、思考：用空心鐵球內(nèi)部裝滿水做擺球，若球正下方有一小孔，水不斷從孔中流出，從球內(nèi)裝滿水到水流完為止的過程中，其振動周期的大小是 .A.不變 B. 變大 C.先變大后變小再回到原值D.先變小后變大再回到原值 四、幾種非常規(guī)擺1、雙線擺2、弧形槽內(nèi)的擺五、小結(jié)mgin 0 提1 .單擺是一種理想化的振動模型，單擺振動的回復(fù)力是由擺球重力沿圓弧切線方向的分力供的.2 .在擺角小于5。時，回復(fù)力 F = - mg x .單擺的振

30、動可看成簡諧運動.l3 .單擺的振動周期跟振幅、擺球質(zhì)量的大小無關(guān)，跟擺長的平方根成正比，跟重力加速度的平方根成 反比，即T=2式需.六、板書設(shè)計單 單擺在擺擺 角很小時單擺的周期J擺線一結(jié)實的不可伸長的細線，線長比球的直徑大得多 i擺球一選用密度大的實心球理論證明：（0很小時）回復(fù)力F = mgsin 0F與x方向相反L mg F= xlI實驗驗證：用砂擺的圖象驗證 與振幅無關(guān)一一等時性J 與擺長的二次方根成正比與重力加速度的二次方根成反比七、思考題2.如右圖所示，光滑軌道的半徑為2 m,C點為圓心正下方的點， A、B兩點1.如圖為一雙線擺，二擺線長均為 1 ,懸點在同一水平面上，使擺球 A

31、在垂直 于紙面的方向上振動， 當(dāng)A球從平衡位置通過的同時， 小球B在A球的正上方由靜 止放開，小球 A、B剛好正碰，則小球 B距小球A的平衡位置的距離等于多少？a、 b兩小球分別從 A B兩點由靜止同時C.C 點左側(cè) D.不能確定與C點相距分別為6 c m與2 cm, 放開，則兩小球相碰的位置是.A.C點 B.C 點右側(cè)3. 一個擺鐘從甲地拿到乙地，它的鐘擺擺動加快了，則下列對此現(xiàn)象的分析及調(diào)準(zhǔn)方法的敘述中正確 的是.A. g甲g乙，將擺長適當(dāng)增長B.g甲g乙，將擺長適當(dāng)縮短C. g甲v g乙，將擺長適當(dāng)增長D.g甲v g乙，將擺長適當(dāng)縮短4. 一個單擺掛在電梯內(nèi)，發(fā)現(xiàn)單寸g的周期增大為原來的

32、2倍，可見電梯在做加速運動，加速度 a為A.方向向上，大小為 g/2B.方向向上，大小為3g/4C.方向向下，大小為 g/4D.方向向下，大小為 3/4 g五、簡諧運動的能量阻尼振動【教學(xué)目標(biāo)】1 .知道振幅越大，振動的能量 (總機械能)越大；2 .對單擺，應(yīng)能根據(jù)機械能守恒定律進行定量計算；3 .對水平的彈簧振子，應(yīng)能定量地說明彈性勢能與動能的轉(zhuǎn)化；4 .知道什么是阻尼振動和阻尼振動中能量轉(zhuǎn)化的情況5 .知道在什么情況下可以把實際發(fā)生的振動看作簡諧運動【教學(xué)重點】1 .對簡諧運動中能量轉(zhuǎn)化和守恒的具體分析.2 .什么是阻尼振動.【教學(xué)難點】關(guān)于簡諧運動中能量的轉(zhuǎn)化.【教學(xué)過程】一、導(dǎo)入新課1

33、 .演示：取一個單擺，將其擺球拉到一定高度后釋放，觀察它的單擺擺動，最后學(xué)生概括現(xiàn)象;2 .現(xiàn)象：單擺的振幅會越來越小，最后停下來 3 .教師講解引入：實際振動的單擺為什么會停下來，今天我們就來學(xué)習(xí)這個問題.板書：簡諧運動的能量阻尼振動.二、新課教學(xué)1 .簡諧運動的能量(1)用多媒體模擬：水平彈簧振子在外力作用下把它拉伸，松手后所做的簡諧運動單擺的擺球被拉伸到某一位置后所做的簡諧運動；如下圖甲、乙所示(2)試分析彈簧振子和單擺在振動中的能量轉(zhuǎn)化情況，并填入表格振子的運動2 OO AA - O0 A能量的變化動能增大減少增大減少勢能減少增大減少增大總能小父小變小艾表二:單擺的運動2 00 AA

34、00 A能量的變化慟能增大減少增大減少勢能減少增大減少增大總能不變小變小變小變(3)學(xué)生討論分析后，抽代表回答，并把結(jié)果填入表中(4)用實物投影儀出示思考題：彈簧振子或單擺在振幅位置時具有什么能？ 亥能量是如何獲得的？振子或單擺在平衡位置時具有什么能？該能量又是如何獲得的？為什么在表格的總能量一欄填不變？(5)學(xué)生討論后得到：彈簧振子或單擺在振幅位置時具有彈性勢能或重力勢能，這些能量是由于外力對振子或擺球做功并 使外界的能量轉(zhuǎn)化為彈性勢能或重力勢能儲存起來在平衡位置時振子或擺球都具有動能，這個能量是由重力勢能或彈性勢能轉(zhuǎn)化而來的.因為在振子和擺球的振動過程中，只有彈力或只有重力做功，系統(tǒng)的機械

35、能守恒(6)教師總結(jié)在外力的作用下，使振子或擺球振動起來，外力對它們做的功越多，振子或擺球獲得的勢能也越大， 同時振幅也越大；振子或單擺振動起來之后，由于是簡諧運動，所以能量守恒，此后它的振幅將保持不變.板書：簡諧運動是理想化的振動，振動過程中系統(tǒng)的能量守恒；系統(tǒng)的能量與振幅有關(guān)，振幅越大，能量越大(7)用多媒體重新展示振子和彈簧的簡諧運動：并讓學(xué)生畫出其運動的圖象：word格式資料上述圖象中是錯誤的，因為我們展示的振動都是從振幅處起振的，所以不對;都是正確的，之所以不同是由于所選定的正方向不同而產(chǎn)生的.三、阻尼振動(1)過渡引言：上邊我們研究了簡諧運動中能量的轉(zhuǎn)化，對簡諧運動而言，一旦供給振

36、動系統(tǒng)以一定 的能量，使它開始振動，由于機械能守恒，它就以一定的振幅永不停息地振動下去，所以簡諧運動是一種 理想化的振動.下邊我們來觀察兩個實際振動 .(2)演示：實際的單擺發(fā)生的振動.敲擊音叉后音叉的振動.(3)學(xué)生描述觀察到的現(xiàn)象：單擺和音叉的振幅越來越小，最后停下來(4)討論并解釋現(xiàn)象在單擺和音叉的振動過程中，不可避免地要克服摩擦及其他阻力做功，系統(tǒng)的機械能就要損耗，振動 的振幅就會逐漸減小，機械能耗盡之時，振動就會停下來了 (5)要求學(xué)生畫出上述單擺和音叉的運動圖象：(6)教師總結(jié)并板書：由于振動系統(tǒng)受到摩擦和其他阻力，即受到阻尼作用，系統(tǒng)的機械能隨著時間而減少，同時振幅也 逐漸減小，

37、這樣的振動叫阻尼振動.阻尼過大時，系統(tǒng)將不能發(fā)生振動；阻尼越小，振幅減小得越慢 .(7)講解：所謂“阻尼”是指消耗系統(tǒng)能量的因素，它主要分兩類：一類是摩擦阻尼，例如單擺運動時的空氣阻力等；另一類是輻射阻尼，例如音叉發(fā)聲時，一部分機械能隨聲波輻射到周圍空間，導(dǎo)致音叉振幅減小如果外界不斷給振動系統(tǒng)補充由于阻尼存在而導(dǎo)致的能量損耗，從而使振動的振幅不變，我們把這 類振動叫無阻尼振動.無阻尼振動也是等幅振動.(8)學(xué)生閱讀課文，回答在什么情況下，阻尼振動可以作為簡諧振動來處理？學(xué)生答：當(dāng)阻尼很小時，在一段不太長的時間內(nèi)，看不出振幅有明顯的減小，就可以把它作為簡諧運 動來處理.四、小結(jié)1 .振動物體都具

38、有能量，能量的大小與振幅有關(guān).振幅越大，振動的能量也越大 .2 .對簡諧運動而言，振動系統(tǒng)一旦獲得一定的機械能，振動起來，這一個能量就始終保持不變，只發(fā) 生動能與勢能的相互轉(zhuǎn)化.3 .振動系統(tǒng)由于受到外界阻尼作用，振動系統(tǒng)的能量逐漸減小，振幅逐漸減小，這種振動叫阻尼振動,實際的振動系統(tǒng)都是阻尼振動，簡諧振動只是一種理想的模型六、受迫振動、共振【教學(xué)目標(biāo)】1 .知道什么是受迫振動，知道受迫振動的頻率等于驅(qū)動力的頻率2 .知道什么是共振以及發(fā)生共振的條件.3 .知道共振的應(yīng)用和防止的實例 .【教學(xué)重點】1 .什么是受迫振動.2 .什么是共振及產(chǎn)生共振的條件 .【教學(xué)難點】1 .物體發(fā)生共振決定于驅(qū)

39、動力的頻率與物體固有頻率的關(guān)系，與驅(qū)動力大小無關(guān)2 .當(dāng)f驅(qū)=f固時，物體做受迫振動的振幅最大 .【教學(xué)過程】一、導(dǎo)入新課1 .什么是阻尼振動？學(xué)生答：實際的振動系統(tǒng)不可避免地要受到摩擦阻力和其他因素的影響，系統(tǒng)的機械能損耗，導(dǎo)致振動完全停止， 這類振動叫阻尼振動.2 .引入：同學(xué)們，我們知道，物體之所以做阻尼振動，是由于機械能在損耗，那么如果在機械能損耗的同 時我們不斷地給它補充能量物體的振動情形又如何呢？本節(jié)課我們來研究有關(guān)的問題 .二、新課教學(xué)1.受迫振動(1)演示，用右圖所示的實驗裝置向下拉一下振子，觀察它的振動情況.學(xué)生答：振子做的是阻尼振動 .請一位同學(xué)勻速轉(zhuǎn)動把手，觀察振動物體的

40、振動情形和剛才有什么不同學(xué)生答：剛才振子振動一會就停下來，而現(xiàn)在振子能夠持續(xù)地振動下去教師問：使振子能夠持續(xù)振動下去的原因是什么？學(xué)生答：是把手給了振動系統(tǒng)一個周期性的力的作用(2)通過上述演示分析后，教師總結(jié)并板書作用于振動系統(tǒng)，使系統(tǒng)能持續(xù)地振動下去的外力叫驅(qū)動力.物體在外界驅(qū)動力作用下所做的振動叫受迫振動(3)教師問：如果我們給系統(tǒng)施加一作用時間很短的驅(qū)動力，系統(tǒng)能持續(xù)地振動下去嗎？學(xué)生討論后得到要想使物體能持續(xù)地振動下去，必須給振動系統(tǒng)施加一個周期性的驅(qū)動力作用(4)同學(xué)們想一想：有哪些物體做的是受迫振動？學(xué)生答：發(fā)動機正在運轉(zhuǎn)時汽車本身的振動；正在發(fā)聲的揚聲器紙盒的振動；飛機從房屋上

41、飛過時窗玻璃的振動；我們聽到聲音時耳膜的振動等.教師對學(xué)生進行激勵評價，提醒學(xué)生要注意多觀察生活，并把學(xué)到的物理知識聯(lián)系實際加以應(yīng)用(5)多媒體展示幾個受迫振動的實例電磁打點計時器的振針；工作時縫紉機的振針；揚聲器的紙盒；跳水比賽時，人在跳板上走過時，跳板的振動；機器底座在機器運轉(zhuǎn)時發(fā)生的振動.(6)教師講：通過剛才的學(xué)習(xí)，我們知道物體在周期性的驅(qū)動力作用下所做的振動叫受迫振動；那么周期性作用的驅(qū)動力的頻率、受迫振動的頻率、系統(tǒng)的固有頻率之間有什么關(guān)系呢？還以上圖中的裝置進行如下演示：用不同的轉(zhuǎn)速分別勻速地轉(zhuǎn)動把手，觀察振子的振動快慢情況學(xué)生敘述觀察到的現(xiàn)象：當(dāng)把手轉(zhuǎn)速小時，振子振動較慢；當(dāng)把手轉(zhuǎn)速大時，振子振動較快.定性總結(jié)：物體做受迫振動時，振子振動的快慢隨驅(qū)動力變化的快慢而變化(7)教師：經(jīng)過定量實驗證明物體做受迫振動時，振動穩(wěn)定后的頻率等于驅(qū)動力的頻率受迫振動的頻率跟物體的固有頻率沒有關(guān)系 三、共振過渡引言：受迫振動的頻率等于驅(qū)動力的頻率，與物體的固有頻率無關(guān)，但是如果驅(qū)動力的頻率接近或等 于物體的固有頻率時又會發(fā)生什么現(xiàn)象呢？演示實驗(二)介紹右圖所示的共振演示儀在一根張緊的繩子 ab上掛了幾個擺，其中 A B C的擺長相等.演示：先讓 A擺擺動，觀察在擺動穩(wěn)定后的現(xiàn)象.學(xué)生描述看到的現(xiàn)象 A擺動起來后，B