人教版选修34 简谐运动 第1课时 教案.doc

11.1简谐运动 教学目标（一）知识与技能 1.知道什么是简谐运动以及物体在什么样的力作用下做简谐运动，了解简谐运动的若干实例. 2.理解简谐运动在一次全振动过程中位移、回复力、加速度、速度的变化情况. 3.知道简谐运动是一种理想化模型以及在什么条件下可以把实际发生的振动看作简谐运动. （二）过程与方法 1.通过对简谐运动中位移、回复力、加速度、速度等物理量间变化规律的综合分析，知道各物理量之间有密切的相互依存关系，学会用联系的观点来分析问题. 2.本节中通过对弹簧振子所做简谐运动的分析，得到了有关简谐运动的一般规律性的结论，使学生知道从个别到一般的思维方法. (三) 情感态度与价值观 1.通过物体做简谐运动时的回复力和惯性之间关系的教学，使学生认识到回复力和惯性是矛盾的两个对立面，正是这一对立面能够使物体做简谐运动. 2.通过对简谐运动的分析，使学生知道各物理量之间的普遍联系 教学重点 1.什么是简谐运动. 2.简谐运动中回复力的特点. 3.简谐运动过程中的位移、回复力、加速度和速度的变化规律. 教学难点 物体做简谐运动过程中的位移、回复力、加速度、速度的变化规律. 教学方法：1.关于机械振动概念的得出，采用实验演示、多媒体展示、阅读、归纳等综合教法. 2.关于弹簧振子和简谐运动规律的教学，采用多媒体模拟展示，结合运动学、动力学相关公式推导表对比等教学方法. 教学过程：首先用多媒体出示本节课的教学目标（一）同学们观察动画: 枝头的小鸟飞离枝头时，树枝的檀动实验演示：弹簧的下面挂着一个小球，拉动小球时，小球的运动 提出问题：（让学生思考并回答） 1、树枝的颤动和小球的运动有什么共同特点？（都在平衡位置附近做往复运动） 2、它们为什么会做这样的运动？（受到外力的作用） 从而得出机械振动的概念： 物体在平衡位置附近所做的往复运动，叫做机械振动，通常简称振动。 用多媒体演示：水平方向连接弹簧的小球和物块的振动 提出问题（让学生思考并回答） 1.小球和物块谁振动的时间长，为什么？（物块振动的时间长。小球受到摩擦阻力大，物块受到摩擦阻力小） 2.如果物块受到的摩擦阻力更小，其结果如何？（振动的时间会更长）3、如果摩擦阻力忽略不计，弹簧的质量也忽略，结果如何？（将一直振动下去）从而得出弹簧振子是个理想化的物理模型。它理想就理想在： 1、物块与水平面间的摩擦忽略不计 2、弹簧的质量比物块的质量小得多也忽略不计 (二) 多媒体演示横向弹簧振子 提出问题：弹簧振子为什么会做这样的往复运动呢？ 通过受力分析，让学生总结出：振子在竖直方向上受到的重力和支持力相互平衡，所以影响振子运动的只有弹簧弹力弹力的方向始终指向平衡位置，它的作用就是使振子返回到平衡位置。根据作用效果把它叫做回复力 （三） 再次演示横向弹簧振子的运动 提出问题：（学生思考并回答问题） 振子在振动过程中，回复力和位移有什么样的关系？ 通过分析得出： 1、回复力的方向与位移的方向始终相反，并且总是指向平衡位置 2、回复力的大小与位移的大小成正比 从而得到：f=-kx这个关系式在物理学中叫做胡克定律。 进而得出简谐运动的概念: 物体在跟偏离平衡位置的位移大小成正比,并且总是指向平衡位置的回复力的作用下的振动,叫做简谐运动 让学生分析得出:简谐运动的条件: f=-kx (四)用多媒体展示简谐运动的几个实例: 音叉叉股上各点的振动是简谐运动 弹簧片上各点的振动是简谐运动 摆的摆锤上各点的振动是简谐运动 (五)再次演示弹簧振子的运动 提出问题:(学生思考并回答) 振子在简谐运动中的加速度的大小和方向,由牛顿第二定律可知:振子的加速度大小与回复力的大小成正比,方向与回复力方向相同。 从而总结出：简谐运动不仅是变速运动，而且是变加速运动 （六）典例分析：例1：如图所示，o点是水平弹簧振子的平衡位置，p和p关于o点对称（opop），把振子拉到p右侧某一位置由静止释放，则振子做简谐运动当振子经过p、p时，位移、速度、动能、势能各是什么关系？答案：因为opop，所以当振子经过p、p时，位移大小相等，方向相反；振子经过p点时弹簧的伸长量和经过p点时的压缩量相等，故系统具有的弹性势能相等；在振子振动的过程中，只有弹簧弹力做功，系统机械能守恒，所以经过p和p时，振子的动能相等、速度大小相等、方向可能相同，也可能相反例2：一弹簧振子在一条直线上做简谐运动，第一次先后经过m、n两点时速度v（v0）相同，那么，下列说法正确的是（）a振子在m、n两点受合力相同b振子在m、n两点对平衡位置的位移相同c振子在m、n两点加速度大小相等d从m点到n点，振子先做匀加速运动，后做匀减速运动答案：c解析：振子经过m、n时的速度相同，由简谐运动的对称性知，m、n一定关于平衡位置对称，所以振子经过m、n时的位移大小相等，方向相反，b错误；振子在m、n两点时所受弹簧弹力大小相等，方向相反，弹簧弹力即为振子所受合力，a错误；由牛顿第二定律知，经过m、n两点时，振子的加速度大小相等，方向相反，c正确；从m点到n点，振子先做加速运动，后做减速运动，经过平衡位置时的速度最大，但运动过程中振子所受合力时刻变化，所以其加速度时刻变化，简谐运动是非匀变速运动，d错误总结：简谐运动具有往复性、对称性、周期性的特点其中对称性是指：1振子经过关于平衡位置o对称（opop）的两点p、p时，速度的大小、动能、势能相等对平衡位置的位移大小相等2振子由p到o所用时间等于由o到p所用时间，即tpotop3振子往复过程中通过同一段路程（如op段）所用时间相等，即toptpo在位移时间图象上，简谐运动的上述特点更为简捷、直观因此，常常利用位移时间图象来分析较复杂的简谐运动问题课堂检测1弹簧振子的运动属于下列哪一种运动（）a匀速运动 b匀变速运动c非匀变速运动 d机械振动答案：cd解析：振子在其平衡位置附近做往复运动，由胡克定律可得，振子所受弹簧的弹力大小和方向均做周期性变化，因此，振子的加速度大小和方向也做周期性变化，所以，弹簧振子的运动是非匀变速运动2关于振幅，下列叙述中正确的是（）a振幅是振动物体离开平衡位置的最大位移，它是矢量b振幅是表示振动强弱的物理量c振幅增大，周期也必然增大，而频率减小d做简谐运动的物体，其频率是固定的，与振幅无关答案：bd解析：振幅是振动物体离开平衡位置的最大距离，是标量，a错误；振幅是表示振动强弱的物理量，b正确；周期和频率由振动系统本身决定，和振幅无关，c错误、d正确3一个弹簧振子在a、b间做简谐运动，o是平衡位置，以某时刻作为计时零点，经过1/4周期，振子具有正方向的最大加速度，那么下图所示四个图象中正确反映振动情况的图象是（）答案：d解析：经过，振子具有正方向的最大加速度，说明时刻振子位于负方向最大位移处，d正确4一个做简谐运动的物体，在24 s内共完成60次全振动，其振动的周期为_ s，频率为_ hz答案：0.42.5解析：ts0.4 s，fhz2.5 hz5一个做简谐运动的质点，其振幅是4 cm，频率是2.5 hz，若从平衡位置开始经过2 s，质点完成了_次全振动，质点的位移为_，通过的路程是_答案：500.8 m解析：ts0.4 s，一个周期内完成一次全振动，所以2 s内完成