鲁科版34简谐振动 第1课时 教案.docx

1.简谐运动教学目标1、知识与技能（1）了解什么是机械振动、简谐运动；（2）掌握简谐运动的位移图象。2、过程与方法：正确理解简谐运动图象的物理含义，知道简谐运动的图象是一条正弦或余弦曲线；3、情感、态度与价值观：通过观察演示实验，概括出机械振动的特征，培养学生的观察、概括能力。教学重点：使学生掌握简谐运动的回复力特征及相关物理量的变化规律。教学难点：偏离平衡位置的位移与位移的概念容易混淆；在一次全振动中速度的变化。教学教具：钢板尺、铁架台、单摆、竖直弹簧振子、皮筋球、气垫弹簧振子、微型气源。教学过程：第一节 简谐运动（一）教学引入我们学习机械运动的规律，是从简单到复杂：匀速运动、匀变速直线运动、平抛运动、匀速圆周运动，今天学习一种更复杂的运动简谐运动。（二）新课教学1、机械振动振动是自然界中普遍存在的一种运动形式，请举例说明什么样的运动就是振动？（微风中树枝的颤动、心脏的跳动、钟摆的摆动、声带的振动这些物体的运动都是振动。）请同学们观察几个振动的实验，注意边看边想：物体振动时有什么特征？演示实验（1）一端固定的钢板尺，图1（a）（2）单摆，图1（b）（3）弹簧振子，图1（c）（d） （4）穿在橡皮绳上的塑料球，图1（e）提问：这些物体的运动各不相同：运动轨迹是直线的、曲线的，运动方向水平的、竖直的，物体各部分运动情况相同的、不同的它们的运动有什么共同特征？归纳：物体振动时有一中心位置，物体（或物体的一部分）在中心位置两侧做往复运动，振动是机械振动的简称。2、简谐运动简谐运动是一种最简单、最基本的振动，我们以弹簧振子为例学习简谐运动。（1）弹簧振子演示实验：气垫弹簧振子的振动讨论：第一、滑块的运动是平动，可以看作质点。第二、弹簧的质量远远小于滑动的质量，可以忽略不计，一个轻质弹簧联接一个质点，弹簧的另一端固定，就构成了一个弹簧振子。第三、没有气垫时，阻力太大，振子不振动；有了气垫时，阻力很小，振子振动。我们研究在没有阻力的理想条件下弹簧振子的运动。（2）弹簧振子为什么会振动？物体做机械振动时，一定受到指向中心位置的力，这个力的作用总能使物体回到中心位置，这个力叫回复力，回复力是根据力的效果命名的，对于弹簧振子，它是弹力。回复力可以是弹力，或其它的力，或几个力的合力，或某个力的分力。在o点，回复力是零，叫振动的平衡位置。（3）简谐运动的特征弹簧振子在振动过程中，回复力的大小和方向与振子偏离平衡位置的位移有直接关系。在研究机械振动时，我们把偏离平衡位置的位移简称为位移。3、简谐运动的位移图象振动图象简谐运动的振动图象是一条什么形状的图线呢？简谐运动的位移指的是什么位移？（相对平衡位置的位移）演示：当弹簧振子振动时，沿垂置于振动方向匀速拉动纸带，毛笔p就在纸带上画出一条振动曲线。说明：匀速拉动纸带时，纸带移动的距离与时间成正比，纸带拉动一定的距离对应振子振动一定的时间，因此纸带的运动方向可以代表时间轴的方向，纸带运动的距离就可以代表时间。实际应用例子：心电图仪、地震仪。理论和实验都证明：简谐运动的振动图象都是正弦或余弦曲线。1.下列运动中属于机械振动的是()a.小鸟飞走后树枝的运动b.爆炸声引起窗子上玻璃的运动c.匀速圆周运动d.竖直向上抛出的物体的运动e.人说话时声带的振动【解析】物体在平衡位置附近所做的往复运动是机械振动，a、b、e正确.圆周运动和竖直上抛运动不是机械振动.【答案】abe2.如图114所示，弹簧下端悬挂一钢球，上端固定组成一个振动系统，用手把钢球向上托起一段距离，然后释放，下列说法正确的是()图114a.钢球运动的最高处为平衡位置b.钢球运动的最低处为平衡位置c.钢球速度最大处为平衡位置d.钢球原来静止时的位置为平衡位置e.钢球在平衡位置时所受合力为零【解析】钢球振动的平衡位置应在钢球重力与弹力大小相等的位置，即钢球静止时的位置，故c、d、e正确.【答案】cde3.如图115所示是用频闪照相的方法获得的弹簧振子的位移时间图像，下列有关该图像的说法中正确的是() 图115a.该图像的坐标原点是建立在弹簧振子的平衡位置b.从图像可以看出小球在振动过程中是沿x轴方向移动的c.从图像可以看出小球在振动过程中是沿y轴方向移动的d.为了显示小球在不同时刻偏离平衡位置的位移，让底片沿垂直x轴方向匀速运动e.图像中小球的疏密显示出相同时间内小球位置变化的快慢不同【解析】从图像中能看出坐标原点在平衡位置，a正确.横轴虽然是由底片匀速运动得到的位移，但可以转化为时间轴，弹簧振子只在y轴上振动，所以b、d错误，c正确.图像中相邻弹簧振子之间的时间间隔相同，密处说明位置变化慢，e正确.故正确答案为a、c、e.【答案】ace4.如图118所示的弹簧振子，o点为它的平衡位置，当振子m离开o点，再从a点运动到c点时，下列说法正确的是()图118a.位移大小为ocb.位移方向向右c.位移大小为acd.位移方向向左e.振子从a点运动到c点时，加速度方向与速度方向相同【解析】振子离开平衡位置，以o点为起点，c点为终点，位移大小为oc，方向向右，从a到o是加速运动.选项a、b、e正确.【答案】abe5.如图119所示是某质点做简谐运动的振动图像，根据图像中的信息，回答下列问题：图119(1)质点离开平衡位置的最大距离有多大？(2)在1.5 s和2.5 s两个时刻，质点分别向哪个方向运动？(3)质点在第2秒末的位移是多少？在前4秒内的路程是多少？【解析】由图像提供的信息，结合质点的振动过程可知：(1)质点离开平衡位置的最大距离就是振幅的大小，为10 cm.(2)t1.5 s时和t2.5 s时图像斜率都为负，即质点都向负方向运动，1.5 s时向着o点运动，2.5 s时远离o点运动.(3)质点在2秒末处在平衡位置，因此位移为零.质点在前4秒内完成一个周期性运动，其路程为104 cm40 cm.【答案】(1)10 cm(2)见解析(3)040 cm6.如图1110所示，弹簧振子以o点为平衡位置，在b、c间振动，则()图1110a.从bocob为一次全振动b.从obocb为一次全振动c.从coboc为一次全振动d.ob不一定等于oce.b、c两点是关于o点对称的【解析】o点为平衡位置，b、c为两侧最远点，则从b起经o、c、o、b的路程为振幅的4倍，即a正确；若从o起经b、o、c、b的路程为振幅的5倍，超过一次全振动，即b错误；若从c起经o、b、o、c的路程为振幅的4倍，即c正确；因弹簧振子的系统摩擦不考虑，所以它的振幅一定，即d错误，e正确.【答案】ace7.一个物体做简谐运动时，周期是t，振幅是a，那么物体()a.在任意内通过的路程一定等于ab.在任意内通过的路程一定等于2ac.在任意内通过的路程一定等于3ad.在任意t内通过的路程一定等于4ae.在任意t内通过的位移一定为零【解析】物体做简谐运动，是变加速直线运动，在任意内通过的路程不一定等于a，故a错误；物体做简谐运动，在任意内通过的路程一定等于2a，故b正确；物体做简谐运动，在任意内通过的路程不一定等于3a，故c错误；物体做简谐运动，在一个周期内完成一次全振动，通过的位移为零，路程为4a，故d、e正确.【答案】bde8.弹簧振子从距平衡位置5 cm处由静止释放，4 s内完成5次全振动，则这个弹簧振子的振幅为_cm，振动周期为_s，频率为_hz，4 s末振子的位移大小为_cm；4 s内振子运动的路程为_cm；若其他条件都不变，只是使振子改为在距平衡位置2.5 cm处由静止释放，则振子的周期为_s.【解析】根据题意，振子从距平衡位置5 cm处由静止开始释放，说明弹簧振子在振动过程中离开平衡位置的最大距离是5 cm，即振幅为5 cm，由题设条件可知，振子在4 s内完成5次全振动，则完成一次全振动的时间为0.8 s，即t0.8 s；又因为f，可得频率为1.25 hz.4