2023学年完整公开课版简谐运动

简谐运动教学目标通过观察和分析，理解简谐运动的位移——时间图象是一条正弦曲线经历对简谐运动运动学特征的探究过程，加深领悟用图象描绘运动的方法

认识弹簧振子简谐运动的概念

简谐运动过程中的位移、加速度和速度的变化规律简谐运动的位移时间图像

教学重点教学难点简谐运动过程中的位移、加速度和速度的变化规律简谐运动的位移时间图像

钟摆的摆动

水中浮标的上下浮动

担物行走时扁担下物体的颤动树梢在微风中的摇摆荡秋千

一切发声的物体都在振动

地震是大地的剧烈振动小朋友坐在木马上来回摇摆

枝头上的小鸟飞离枝头时，树枝会发生颤动机械振动

这些运动的共同特点是什么？

也称这中心为平衡位置“往复”意味着具有“周期性”

①围绕着“中心”位置②“往复”运动“中心”意味着具有“对称性”知道一次完整的运动情况可推之后的运动情况机械振动

平衡位置：振子原来静止时的位置（一般情况下指物体在没有振动时所处的位置）物体在平衡位置（中心位置）两侧附近所做的往复运动，叫机械振动。简称振动。机械振动判断下列物体的运动是否是机械振动

小球在竖直面内的摆动小球在两光滑斜面上的滚动小球在两弹簧作用下的左右运动小球在桌面上的反弹小球在竖直弹簧作用下的上下运动

把一个有孔的小球装在弹簧的一端，弹簧的另一端固定，小球穿在光滑的杆上，能够自由滑动，两者之间的摩擦可以忽略，弹簧的质量与小球相比也可以忽略。把小球拉向右方，然后放开，它就左右运动起来。知道弹簧振子的结构与特性理解简谐运动的定义什么是简谐运动弹簧振子小球和弹簧所组成的系统称作弹簧振子，有时也把这样的小球称做弹簧振子或简称振子。概念：①不计阻力理想化模型：②弹簧的质量与小球相比可以忽略。振子的运动是怎样一种运动呢？

弹簧振子的位移随时间变化规律位移随时间的变化规律振子的位移都是相对于平衡位置的位移，以平衡位置为坐标原点O，沿振动方向建立坐标轴。规定在O点右边时位移为正，在左边时位移为负。弹簧振子的位移随时间变化规律描点作图法第一个1/2周期：时间ts位移m0-200-178-10101103177200第二个1/2周期：时间ts位移m20017710301-101-178-200弹簧振子的位移随时间变化规律描点作图法横坐标：振动时间t纵坐标：振子相对于平衡位置的位移余弦曲线弹簧振子的位移随时间变化规律描图记录法在弹簧振子的小球上安装一枝绘图笔，让一条纸带在与小球振动方向垂直的方向上匀速运动，笔在纸带上画出的就是小球的振动图象。弹簧振子的位移随时间变化规律上图中画出的小球运动的—t图象很像正弦曲线，是不是这样呢？方法一验证法:方法二拟合法:假定是正弦曲线，可用刻度尺测量它的振幅和周期，写出对应的表达式，然后在曲线中选小球的若干个位置，用刻度尺在图中测量它们的横坐标和纵坐标，代入所写出的正弦函数表达式中进行检验，看一看这条曲线是否真的是一条正弦曲线。在图中，测量小球在各个位置的横坐标和纵坐标，把测量值输入计算机中作出这条曲线，然后按照计算机提示用一个周期性函数拟合这条曲线，看一看弹簧振子的位移——时间的关系可以用什么函数表示。正弦曲线简谐运动

定义：如果质点的位移与时间的关系遵从正弦函数的规律，即它的振动图象（—t图象）是一条正弦曲线，这样的振动叫做简谐运动。

如：弹簧振子的运动。简谐运动是最简单、最基本的振动。简谐运动简谐运动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锤上各点的振动是简谐运动简谐运动记录方法的应用上述记录振动的方法在实际中有很多应用。医院里的心电图及地震仪中绘制的地震曲线等，都是用类似的方法记录振动情况的。绘制地震曲线的装置简谐运动是最简单、最基本的振动。下面我们就来一起研究简谐运动的运动学物理量有怎样的变化规律学会分析简谐运动中的位移、加速度、速度知道位移、加速度、速度的变化规律简谐运动的规律简谐运动的规律平衡位置O：弹簧振子静止时的位置。振动位移：由平衡位置指向振子所在处的有向线段。随着弹簧振子的运动，它的位移、合外力、加速度、速度分别怎样变化？简谐运动的规律物理量位移合外力F加速度a速度v方向大小方向方向大小大小变化过程B→OO→B'B'→OO→B向右向左减小向左减小向左增大增大向右增大向左减小向左减小向右减小向右增大向右增大向左增大向右减小简谐运动的规律物理量位移合外力F加速度a速度v变化过程方向方向方向大小大小大小B→OO→B'B'→OO→B向右减小向左减小向左增大向左增大向右增大向左减小向左减小减小增大向右向右向右向右向左增大增大增大在弹簧振子的运动过程中①位移和合外力、加速度的方向相反，变化趋势相同；②速度和合外力、加速度的大小变化趋势相反；简谐运动的规律简谐运动属于下列哪一种运动（

）A匀速直线运动B匀变速直线运动C匀变速曲线运动D加速度改变的变速运动D简谐运动的规律一个质点在平衡位置附近做简谐振动，在下图的4个函数图像中，正确表达加速度a与对平衡位置的位移的关系应是（

）D知道如何从简谐运动的图像中获取信息知道斜率判断速度的方法简谐运动的图像简谐运动的图象简谐运动的位移——时间图象横坐标——时间；纵坐标——偏离平衡位置的位移如果质点的位移与时间的关系遵从正弦函数的规律，即它的振动图像（-t图像）是一条正弦曲线，这样的振动叫做简谐运动。简谐运动的图象简谐运动的图象就是物体的运动轨迹吗？不是简谐运动的图象由简谐运动的图象判断简谐运动属于下列哪一种运动？A、匀变速运动B、匀速直线运动C、变加速运动D、匀加速直线运动C简谐运动的图象如图，弹簧竖直放置，下端连接一个钢球，将钢球托起一定高度，释放后，钢球变上下振动，那么此钢球的运动是简谐运动吗？频

闪

照

片

法

正弦曲线此钢球的运动是简谐运动问题与练习OO1坐标轴上的坐标代表时间，纵坐标代表偏离平衡位置的位移。因为要用相等的位移表示相等的时间，所以只有匀速拖动白纸才能保证时间均匀变化；如果拖动白纸的速度是

，在OO1坐标轴上应该每5cm为1格，每格表示1s。

如图所示，两人合作，模拟振动曲线的记录装置。先在白纸中央画一条直线OO1使它平行于纸的长边，作为图象的横坐标轴。一个人用手使铅笔尖在白纸上沿垂直于OO1的方向振动，另一个人沿OO1的方向匀速拖动白纸，纸上就画出了一条描述笔尖振动情况的-t图象。请完成这个实验，并解释：白纸上OO1轴上的坐标代表什么物理量？纵坐标代表什么物理量？为什么必须匀速拖动白纸？如果拖动白纸的速度是

，在OO1坐标轴上应该怎样标出时间的坐标刻度？问题与练习如图是某质点做简谐运动的振动图象。根据图象中的信息，回答下列问题。（1）质点离开平衡位置的最大距离有多大？（2）这两个时刻，质点的位置各在哪里？（3）这两个时刻，质点向哪个方向运动？（1）质点离开平衡位置的最大距离为10cm（2）时，质点的位置都在距平衡位置约7cm处，分别位于平衡位置两侧（3）在这两个时刻，质点都向轴的反方向运动问题与练习如图，在t=0到t=4s的范围