沪科版选修34 机械振动 研究简谐运动 第1课时 教案.doc

1.1 研究简谐运动一、教材分析本节内容为描述其他振动奠定基础,进而使学生了解不同的运动形式应用不同的物理量描述。是本章的重点内容。二、教学目标1.知识与技能1.知道什么是简谐运动以及简谐运动的图像。2.知道简谐运动的振幅、周期和频率的含义。3.理解周期和频率的关系。4.知道振动物体的固有周期和固有频率，并正确理解与振幅无关。2.过程与方法通过观察演示实验，总结频率与振幅无关，培养学生的观察、概括能力。三、教学重点难点教学重点:简谐运动的振幅、周期和频率的概念； 教学难点: 1、振幅和位移的联系和区别、周期和频率的联系和区别； 2、对振动的快慢和振动物体运动的快慢的理解； 四、学情分析学生学习了交流电后对周期性的运动应由周期与频率描述并不难接受，但对振幅的意义理解是一个新问题，因此要区分位移、振幅、路程的概念，从而使学生能够理解振幅。五、教学方法思考、讲授、实验相结合。六、课前准备弹簧振子、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.弹簧振子模型：如图所示，如果小球与杆之间的摩擦可以不计，且弹簧的质量与小球的质量相比也可以忽略，则该装置为弹簧振子2. 弹簧振子的位移时间图像以纵坐标表示振子的位移，横坐标表示时间，描绘出简谐运动的振子的位移随时间变化的图像，称为简谐运动的图像，简谐运动的图像是一条正弦(或余弦)曲线3. 简谐运动(1)定义：如果做机械振动的质点，其位移与时间的关系遵从正弦(或余弦)函数规律，这样的振动叫做简谐运动(2)特点：简谐运动是最简单、最基本的振动弹簧振子的运动就是简谐运动4.振幅演示：在铁架台上悬挂一竖直方向的弹簧振子，分别把振子从平衡位置向下拉不同的距离，让振子振动。现象：两种情况下，弹簧振子振动的范围大小不同；振子振动的强弱不同。在物理学中，我们用振幅来描述物体的振动强弱。(1)物理意义：振幅是描述振动快慢的物理量。(2)定义：振动物体离开平衡位置的最大位移，叫做振动的振幅。(3)单位：在国际单位制中，振幅的单位是米（m）。5周期和频率（1）全振动从o点开始，一次全振动的完整过程为：oaoao。从a点开始，一次全振动的完整过程为：aoaoa。从a点开始，一次全振动的完整过程为：aoaoa。在判断是否为一次全振动时不仅要看是否回到了原位置，而且到达该位置的振动状态（速度）也必须相同，才能说完成了一次全振动。只有物体振动状态再次恢复到与起始时刻完全相同时，物体才完成一次全振动。振动物体以相同的速度相继通过同一位置所经历的过程，也就是连续的两次位置和振动状态都相同时所经历的过程，叫做一次全振动。一次全振动是简谐运动的最小运动单元，振子的运动过程就是这一单元运动的不断重复。（2）周期和频率演示：在两个劲度系数不同的弹簧下挂两个质量相同的小球，让这两个弹簧振子以相同的振幅振动，观察到振子振动的快慢不同。为了描述简谐运动的快慢，引入了周期和频率。周期：做简谐运动的物体完成一次全振动所需的时间，叫做振动的周期，单位：s。频率：单位时间内完成的全振动的次数，叫频率，单位：hz，1hz=1 s-1。周期和频率之间的关系：t= 研究弹簧振子的周期问题：猜想弹簧振子的振动周期可能由哪些因素决定?演示：两个不同的弹簧振子（弹簧不同，振子小球质量也不同），学生观察到：两个弹簧振子的振动不同步，说明它们的周期不相等。猜想：影响弹簧振子周期的因素可能有：振幅、振子的质量、弹簧的劲度系数。注意事项：a秒表的正确读数及使用方法。b应选择振子经过平衡位置的时刻作为开始计时的时刻。c振动周期的求解方法：t= ，t表示发生n次全振动所用的总时间。d给学生发秒表，全班同学同时测讲台上演示的弹簧振子的振动周期。实验验证：弹簧一端固定，另一端系着小球，让小球在竖直方向上振动。实验一：用同一弹簧振子，质量不变，振幅较小与较大时，测出振动的周期t1和t1，并进行比较。实验二：用同一弹簧，拴上质量较小和较大的小球，在振幅相同时，分别测出振动的周期t2和t2，并进行比较。实验三：保持小球的质量和振幅不变，换用劲度系数不同的弹簧，测出振动的周期t3和t3，并进行比较。固有周期和固有频率对一个确定的振动系统，振动的周期和频率只与振动系统本身有关，所以把周期和频率叫做固有周期和固有频率。6简谐运动的表达式（1）简谐运动的振动方程既然简谐运动的位移和时间的关系可以用正弦曲线或余弦曲线来表示，那么若以x代表质点对于平衡位置的位移，t代表时间，根据三角函数知识，x和t的函数关系可以写成 公式中的a代表振动的振幅，叫做圆频率，它与频率f之间的关系为：=2f （三）课堂小结本节学习