（高一物理）第10章第15节振动和波复习教案01 人教版

1、机械振动复习教案 授课人：陈一波时间 ：2020.11.9地点 ：泸县五中教学分析考点分析：本章在高考中主要考查简谐运动各物理量的概念（选择题）；运动过程中物理量的变化特点及能量的转化关系（选择题、填空题）；简谐运动的动力学性质（选择题）；对振动图象的理解（与波动图象综合题）；单摆的周期公式及摆动的特点：具有周期性、对称性（实验题、综合题）；学法指导：学习本章知识，要应用牛顿运动定律的分析方法来理解简谐运动中力、加速度、速度的变化特点，用机械能守恒定律来理解动能和势能的变化规律，要学习用数学图象的形式描述物体运动过程的方法，要理解振动图象与质点实际振动过程的对应关系。通过图象加深理解简谐运动中

2、各物理量的确切含义和相互间的关系教学目标一、知识目标1. 复习巩固振动的有关知识，进一步认识这种运动形式，掌握其运动规律和受力特点；2. 会判断物体是否做简谐运动，理解简谐运动中各物理量的含义，理解弹簧振子和单摆做简谐运动的规律和特点；3. 会用图象描绘简谐运动的规律和特点；二、能力目标1. 能综合应用本章知识求解有关问题；2. 掌握用图象来解决问题的方法；三、德育目标培养学生利用物理知识解决实际问题的意识和能力教学重点 简谐运动的基本特点，描述振动的周期、频率、振幅等概念，简谐运动的图象，单摆振动的周期公式教学难点 正确理解描述振动的各物理量的意义，简谐运动图象的物理意义，图象与质点实际振动

3、过程的对应关系教学方法 归纳法、讲练法、课时安排1节教学过程一、机械振动1.定义：2.平衡位置：振动物体静止时的位置，经过平衡位置，物体在运动方向上合外力为零，振动的速度最大，具有最大动能和最小势能。3.回复力：是使物体回到平衡位置的力，它是根据效果来命名的力，可能是一个力，也可能是几个力的合力，也可能是某个力的一个分力。例1.单摆振动的回复力是 A.摆球所受的重力 B.摆球重力在垂直悬线方向上的分力 C.悬线对摆球的拉力 D.摆球所受重力和悬线对摆球拉力的合力.特点：运动具有往复性，具有周期性。.必要条件：离开平衡位置时，物体受到回复力作用（阻力足够小）。二、简谐运动1. 定义：物体在跟偏离

4、平衡位置的位移大小成正比，并且总指向平衡位置的回复力的作用下的振动2.条件： 回复力满足F=-KX3.特征：(1) 受力特征; (2)运动特征; (3)能量特征以下就以简谐运动中的一种模型:弹簧振子的运动分析一下各物理量的变化简谐运动中，位移X，回复力F，加速度a，速度v及动量P，动能Ek,势能Ep的变化（1）回复力F（或加速度a）随位移X周期性变化，始终指向平衡位置.（2）当a变大（X变大）时，v变小；当a变小时，v变大；当a最大时v=0；当a=0时v最大（Ek,Ep的变化同v）（3）动能、势能周期性变化，变化周期为简谐运动周期的一半，简谐运动中机械能守恒。（插入图表进行分析）例2.如图所示

5、,弹簧振子以点为平衡位置作简谐振动,当它从点向点运动的过程中,位移方向及其大小的变化是( )A.向右,逐渐变大 B.向右,逐渐变小C.向左,逐渐变大 D.向左,逐渐变小.简谐运动的对称性（1）经过平衡位置两侧对称点位置的加速度（回复力）大小相等、方向相反；速度（动量）大小相等，方向有时相同，有时相反；动量、势能相同（2）在两组对称点之间运动所用时间对应相等。区别机械振动和简谐运动例3.如图,弹性小球在光滑平面运动时不断与A、B两面碰撞而做往复运动若不计阻力和碰撞时的能量损失，则小球的运动：A是振动； B不是振动；C是简谐运动； D不是简谐运动。分析：物体是否在做简谐运动，关键看其在运动过程中是

6、否永远受一个与位移成正比，方向指向平衡位置的外力作用。答案：A、D三、描述振动的物理量1.位移X:由平衡位置指向振动质点所在位置的一条有向线段,是矢量2.振幅A ：振动质点离开平衡位置的最大距离振幅表示振动强弱，决定振动的能量3.周期和频率全振动的判断:（1）完成一次全振动所用的时间叫周期：T单位时间内完成全振动的次数叫频率：f（2）周期和频率表示振动快慢，有，（3）简谐运动的周期和频率与振幅无关，由振动系统本身所决定，又称固有周期、固有频率，(如单摆 )4.在1T内路程为4A，T/2内路程为2A，在T/4内路程可等于、大于、小于A。应用：例4.某个质点做简谐运动，质点经过除平衡位置和最大位移

7、以外的某一点时，开始计时，以下各说法中正确的是 A当质点下一次经过此位置时，经历的时间为一个周期/B当质点的速率再次与零时刻的速率相同时，经历的时间可能为周期C当质点运动的路程为一个振幅大小时，经历的时间为周期D当质点的加速度再次与零时刻的加速度相同时，经历的时间为一个周期四、单摆1.单摆的运动（1）单摆是个理想化的模型：线无弹性，线质量可忽略；小球质量大，大小 可忽略.（2）在摆角很小5时，单摆的运动是简谐运动(证明见资料)（3）单摆所受回复力是由重力沿切线方向的分力提供(平衡位置的合力不为0)简要分析摆动过程中各物理量的变化2.单摆振动周期（1）单摆振动周期与振幅无关（等时性），与摆球质量

8、无关（2）公式：（3）公式适用条件是单摆做小幅振动(5)，其中l为等效摆长，即摆动圆弧的圆心到小球球心的距离3.周期公式的应用（1）定性讨论由g或l的变化引起的T的变化摆钟快慢问题摆钟所指示的时间t由实际摆动的次数N决定，N与t成正比，因周期变化会引起在一定时间内振动次数的变化：当T减小时，在相同时间t内振动次数增多，因而指示时间tt例5.在北京振动周期T1=2秒的摆，拿到南京是快了还是慢了？如何调整？ （g北=9.801米/秒2，g南=9.795米/秒2）分析：要弄清同一个摆为什么会有快慢之分？摆慢了可根据什么来确定？要想调得摆在两地一样快慢，如何办到？解：摆的快慢决定于摆长和重力加速度，本

9、题是摆长一定，而重力加速度在两地不同，所以周期要改变，T；g北g南T南T北，因为周期长了，所以摆度慢了。要想调准，必须调摆长。（2）定量计算求l、g、T等例6.将周期为3秒的单摆摆长剪去5/9后，周期将变为：A.4.5秒； B.2.2秒； C.2.0秒； D.1.33秒。（3）利用单摆测定重力加速度例7.利用单摆测重力加速度的实验中，若测得的g值偏大，可能是因为A摆球质量过大 B单摆摆动时振幅较小C测量摆长时，只考虑了摆线长，忽略了小球的半径D测量周期时，把n个全振动误认为（n+1）个全振动，使周期偏小五、简谐运动的图象1.图象的物理意义:反映了物体离开平衡位置的位移X随时间t的变化情况2.图

10、象的特点:正弦或余弦曲线3.对图象的认识从图象上（1）可以读出振幅和周期（2）可看出任意时刻质点的位移和所在位置（3）可判断任意时刻质点的速度方向、回复力、加速度的方向（4）可判断质点连续通过两个位置（或同一位置）所用时间与周期、半周期或T/4的大小关系（5）可判断某段时间内位移、回复力、加速度、速度、动量、动能、势能变化情况5.应用（1）要把图象与质点的实际振动有机结合起来理解振动过程，理解图象的周期性与振动的周期性、图象的对称性与振动的对称性（2）能从图象上找到需要的信息例8.如图所示为两个单摆的振动图像，两个摆球的质量相等。从图像可知它们的（ ）振幅不相等摆长相等动能最大值相等两摆球总是同时改变速度方向以上说法中正确的是A B C D例9一弹簧振子做简谐运动,其振动图像如图所示,那么在两个时刻，振子的速度相同加速度相同相对平衡位置的位移大小相同振动的能量相同以上选项正确的是AB CD总结：以上我们通过图象的方式来研究了质点的振动，从中我们可以看得出：借助图象来研究问题，往往使得问题更加