简谐运动图象的教学设计.doc

简谐运动图象的教学设计高安中学 高一物理 周淑华教学目标：1、通过复习提问，知道研究物体的运动规律，可以用图象的方法。2、通过师生互动，学生画沙摆的位移时间图象，理解简谐运动图象的物理意义及其应用。3、渗透物理思想方法，培养学生观察、分析问题和动手能力，让学生知道实验是研究物理的重要方法之一。教学重点：简谐运动图象的物理意义及其应用。教学难点：如何用提供的器材获得理想的振动图象。教学仪器：沙摆、沙漏、学生实验（沙摆、铁架台、沙漏、画有坐标轴的长板和白纸），多媒体课件，简谐运动图象仪器,音叉教学过程：一、引入课题：复习提问师问：描述某一物体的运动规律有哪几种表达方式。生答：文字、公式和图象三种方法。师问：匀速直线运动的位移时间图象是怎样的？生答：是一条直线。师问：图象表示什么？是否是物体的运动轨迹。生答：图象表示运动物体的位移随时间的变化规律，不是物体的运动轨迹。师问：大家是否能用实验的方法来描出这样的图象，提供的器材有：装有沙的漏斗，白纸生思考师问：把白纸放在桌上，将漏斗沿着x轴运动是否就能得到位移时间图象？生答：不能，因为此时漏下的沙反映的是漏斗的实际运动轨迹，不能反映出不同时刻的位移。师：（巡视指导提示）要求漏斗始终朝一个方向匀速运动，大家可以用尺子或笔作为运动方向的标记，怎样才能得到沙漏匀速直线运动的xt图象？关键是如何体现出时间的流逝。学生动手尝试。请做得好的小组介绍经验。生：漏斗保持某一方向作匀速直线运动同时沿着与漏斗运动方向垂直的方向匀速拉动下面的白纸。师：很好，从刚才的实验中我们体会到，如果只用一维的坐标，只能得到物体的运动轨迹，无法知道位移时间的变化规律，同学们能想到匀速拉白纸表示时间的流逝非常的不错。下面我们将用同样的方法来描出单摆的振动图象，从而用图象来研究它的规律。二、新课教学(一)实验探究1、学生实验：让学生利用器材讨论，提出方案。生答：让沙摆做简谐运动，同时在与振动方向垂直地匀速拉动长木板。师：提醒大家：避免单摆做圆锥摆，始终保持长木板的匀速直线运动。让大家先猜会画出怎样的图象。学生开始做实验2、实验现象：沙子在长木板上形成一条曲线3、老师用简谐运动图象仪器做演示实验师：简谐运动的图象很像是一条正弦线或余弦曲线刚才的实验方法虽然比较粗略，但还是能比较好地画出图象下面再观察弹簧振子的振动情况多媒体课件（或幻灯）显示。观察气垫导轨上弹簧振子的振动情况，这是典型的简谐运动。观察振子从离平衡位置最左侧20mm处向右运动的1/2周期内频闪照片，以及接下来1/2周期内的频闪照片，已知频闪的频率为9.0Hz提问，相邻两次闪光的时间间隔t。是多少？ 时间t0s0.11s提问，频闪照片上记录下来什么？（照片上记录下来每隔t0振子所在的位置）取平衡位置的右方为正方向。根据频闪照片上的读数，列出位移。随时间；变化的表格，阅读课本P163的内容。请同学独立作图，以纵轴表示位移X，横轴表示时间t，根据表格数据在坐标平面上一一描出各个点，并用平滑曲线将各点连接起来，看看究竟是一条什么线？简谐运动的位移图像是一条余弦（或正弦）曲线。4.实验思考：1、图线的横、纵坐标分别表示什么物理量？2、曲线是不是质点的运动轨迹？质点做的是什么运动？3、图象的物理意义是什么？（振动图象表示：某一质点在各个时刻偏离平衡位置的位移。）4、这条图线的特点是什么？（振动图象是正弦或余弦曲线，究竟是正弦曲线还是余弦曲线，决定于t0时刻的选择。（二）、从振动图象中分析有关物理量：1、振幅A：图像的峰值。2、周期T：相邻两个振动状态完全相同的时刻间的间隔。3、任一时刻t的位移x：总是背离平衡位置（平行于x轴背离t轴），大小为t时刻对应的x值。4、任一时刻t的回复力F和加速度a：总是指向平衡位置（平行于x轴指向t轴），x0时，F0、a0； xA时，F、a达最大值。5、任一时刻t的速度：图像斜率为正时速度为正（沿x方向），斜率为负时速度为负（沿x方向），x0时，v达最大值；xA时，v0。例题设水平弹簧振子从平衡位置向正方向运动起开始计时。（1）画出历时一周期的振动图像。（2）在上述图像中标出等时刻的位移矢量图。3、在上述图像中标出振子在上述时刻的速度方向。4、在上述图像中标出振子在上述时刻的加速度方向。（上述各问可让同学讨论后回答） （三）、振动图像的实际运用：心电图仪、地震监测仪等，它们的图像都不是简谐运动的图线，但可看作是由若干个振幅和频率不同的简谐运动合成的图线。（四）总结、扩展:1、简谐运动图像表示了做简谐运动质点的位移随时间变化的规律。是一条正弦（或余弦）函数图像，它不是质点运动的轨迹。2、在简谐运动图像上可以知道振幅、周期的大小，可以判断位移X、速度v，加速度a、回复力F的方向，还可以比较其大小。3、一切复杂的振动都不是简谐运动，但它们都可以看做是若于个振幅和频率不同的简谐运动的合运动。演示：用发声的音叉通过示波器显示音叉振动的图像，反过来振动图像又可以判断物体的振动是否是简谐运动。 （五）反馈1、一个质点做简谐运动的振动图象如图所示，则下列关于质点在1时刻的叙述，正确的是：（ ）A、速度为正，加速度为负，回复力为负。B、速度为正，加速度为正，回复力为正。C、速度为负，加速度为负，回复力为正D、速度为负，加速度为正，回复力为负。2、如图所示，是一个质点的振动图象，据图象回答下列问题：、振动的振幅。、振动的频率。、在=0.1，0.3，0.5，0.7时质点的振动方向。、质点速度首次具有最大负值的时刻和位置。、质点运动的加速度首次具有最大负值的时刻和位置。、在0.6到0.8这段时间内质点的运动情况。3、一物体沿x轴做简谐运动，振动图像如图所示，当t2s时，振动物体 ( D )图9-5A、向x方向运动，加速度有正的最大值B、向x方向运动，加速度有负的最大值C、向x方向运动，速度有最大值D、向x方向运动，速度有最大值4、图9-6为某原点振动图像，从图可知 ( AD)图9-6A、第3秒内质点的位移是5cmB、第2秒内和第3秒的动量方向相同C、第2秒内回复力做正功D、第2秒内的加速度在逐渐增加（六）板书设计三、简谐运动的图像(一)简谐运动的位移时间