普通高中课程标准实验教科书人民教育出版社出版物理

普通高中课程标准实验教科书人民教育出版社出版《物理

人们习惯于按照物质运动的形态，把经典物理学分成力（包括声）、热、电、光等子学科。然而，某些形式的运动是横跨所有这些学科的，其中最典型的要算振动和波了。在力学中有机械振动和机械波，在电学中有电磁振荡和电磁波，声是一种机械波，光则是一种电磁波。在近代物理中更是处处离不开振动和波，仅从微观理论的基石——量子力学又称波动力学这一点就可看出，振动和波的概念在近代物理中的重要性了。尽管在物理学的各分支学科里振动和波的具体内容不同，在形式上它们却具有极大的相似性。所以，振动和波的意义绝不局限于力学，它将为学习整个物理学打基础。第十一章

机械振动教材分析新课标要求

（1）通过观察和分析，理解简谐运动的特征。能用公式和图像描述简谐运动的特征。

例1比较做简谐运动的物体在不同位置所受的力、速度、加速度、动能和势能。例2用两个摆长相同的单摆演示简谐运动的相位差。（2）通过实验，探究单摆的周期与摆长的关系。

（3）知道单摆周期与摆长、重力加速度的关系。会用单摆测定重力加速度。

（4）通过实验，认识受迫振动的特点。了解产生共振的条件以及在技术上的应用。

例3调查生活和生产中受迫振动的应用实例及利用和防止共振的实例。新、旧教材对比人教版(必修加选修)一、简谐运动二、振幅、周期和频率三、简谐运动的图像阅读材料乐音和音阶四、单摆五、相位阅读材料月相六、简谐振动的能量阻尼振动七、受迫振动共振人教版选修3－4一、简谐运动二、简谐运动的描述科学漫步月相乐音和音阶做一做:用计算机观察声音的波形三、简谐运动的回复力和能量四、单摆五、外力作用下的振动科学漫步:生活中的共振现象全章概述

与原教材相比，本章内容没有太大变化，但新增加了相位的概念以及相关定义的改变，教学中要注意。这一章主要讲述机械振动中运动规律最简单、最基本的一种周期性运动——简谐运动。振动的知识在实际中有很多应用（例如心电图、核磁共振仪、地震仪、钟摆等），振动的有关知识也是后面学习波动的基础，所以教学中应引起重视。这一章开始讲述简谐运动的基本特点，然后通过图象介绍简谐运动的运动规律和特点，接下来介绍简谐运动的实例——单摆，最后介绍受迫振动的知识。简谐运动是一种周期性的运动，正确理解简谐运动中各物理量（如周期、频率、振幅等）的确切含义是非常重要的。同下面要学习的波动一样，用图象来描述物体的振动情况是非常重要的手段之一。教材在图象的讲授上较以前有所加强，希望学生能通过图象的学习，较好地理解简谐运动中各物理量的确切含义及其相互间的关系。简谐运动比前面学过的各种运动复杂，定量研究需要较多的数学知识，因而中学阶段不宜作更多的定量计算，希望教学中掌握好要求。

教材分析和教学建议课时分配一、简谐运动（1课时）二、简谐运动的描述（2课时）三、简谐运动的回复力和能量（1课时）习题课（1－2课时）四、单摆（内容1课时、实验1课时）五、外力作用下的振动（1课时）

各章节教材分析和教学建议教学重点、难点理解简谐运动的位移－时间图象，根据简谐运动的图象弄清各时刻质点的位移、路程及运动方向。

一、简谐运动教学建议1：介绍、生活中的一些振动的例子，找出共同点，点出机械振动的定义。2、介绍弹簧振子概念，突出这是一种理想模型和常用物理方法3、通过实验分析弹簧振子的位移－时间图象

用频闪照相（重叠照片）研究弹簧振子位移随时间变化的规律拟合法验证法4.得出简谐运动的定义（运动学定义）：质点的位移随时间按正弦规律变化的振动，叫做简谐运动介绍：简谐运动与匀速圆周运动的关系二、简谐运动的描述教学重点、难点1.简谐运动的振幅、周期和频率的概念。振幅和位移的联系和区别.。2.了解相位,初相和相位差概念。

3.能运用图象、公式描述简谐运动。

教学建议1.振幅（振动能量）和频率、周期（振动快慢）让学生明确确切含义，并讲清楚一次全振动确切过程。2.相位:表示振动的状态相位的概念对理解简谐运动及其合成有着非常重要的作用，是学习交变电流及波动的基础，教学中应给予充分的重视.同时也应注意，相位的概念比较抽象，学生理解起来可能会有一些难度，教师应根据学生的情况把握好教学要求.

(1)．简谐运动的振动方程：(2)．圆频率：(3)．相位的定义：我们把振动方程中正弦（或余弦）函数符号后面相当于角度的量，叫做振动的相位，相位也叫位相、周相，或简称为相．【注意】同一个振动用不同函数表示时相位不同．（1）相位是随时间变化的一个变量（2）t＝0时的相位叫做初相位，简称初相．（3）相位每增加，就意味着完成了一次全振动．3.简谐运动的表达式

直接引入简谐运动表达式，下面的图很有用，可以引导学生和学过的交流电表达式进行类比，加深印象。(1)同相：相位差为零，一般地为=2n(n=0,1,2,……)(2)反相：相位差为，一般地为=(2n+1)(n=0,1,2,……)4.

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1)叫相位差(两个具有相同频率的简谐运动的初相之差).对频率相同的两个简谐运动有确定的相位差．三、简谐运动的回复力和能量教学重点、难点1.通过弹簧振子的运动情况分析，理解简谐运动的定义、条件。2.理解回复力的概念,理解简谐运动回复力的特点。3.了解简谐运动中能量的转化。

教学建议1.简谐运动的回复力对于简谐运动的动力学定义，可以的话可以让学生证明一两个简谐运动。例题:如图所示，质量为m的物体通过劲度系数为k的弹簧相连，悬吊在天花板上.现将物体稍向下拉，然后释放，试判断物体的振动是否为简谐运动．解：设物体静止时拉伸弹簧长度为x0,又向下拉伸距离为x1,取向竖直向下为正方向.F0＝-kx0=-mgF=-k(x0+x)=-mg-kxF回=-F+mg=-(mg+kx)+mg=-kx所以物体的振动是简谐运动．OO’AxOO’xoGFoGF2.简谐运动的能量以水平弹簧振子理想模型为例，结合实物图，图表分析，完全可以让学生自主完成，得出一个周期内能量怎样转化，意识到机械能的守恒。使学生能充分理解振动中的物理量A→OOO→BBB→OOO→A位移x大小方向回复力F大小方向加速度a大小方向速度v大小方向动能弹性势能机械能四、单摆教学重点、难点1.知道单摆及单摆做简谐运动的条件与特征。2.通过实验，探究单摆的周期与摆长的关系，知道单摆的周期公式，并能用来进行有关的计算。3.会用单摆测定重力加速度。

教学建议1.单摆（1）让学生理解单摆是理想模型。（2）单摆作简谐运动，需要一定的近似条件（小角度下的摆动）让学生了解单摆做简谐运动的条件，并体会物理学中常用的近似的方法．当很小时：单摆振动的回复力大小：2.单摆的周期（分组实验）

（1）可以提出问题：决定单摆振动的周期的因素有哪些?让学生进行猜想。然后通过对比实验得出结论。（2）对于书上“探究单摆周期与摆长的关系”可以让学生在实验——得出数据——猜想结论——计算、验证猜想过程中体会物理规律得出的一般步骤。ALmg

mLgALgAmgLAm与振幅无关与摆球质量无关与摆长有关与重力加速度有关改变因素控制因素结论

单摆振动周期与摆长L、振幅A、摆球质量m、重力加速度g间的关系（等时性）探究（L长T大）——控制变量法g大T小3.实验：用单摆测定重力加速度可先由教师做实验，定性确定影响周期的因素；然后由学生做实验，定量探究周期T与摆长L的关系。要说明两点（1）再次遇到通过作图判断两个量的关系的方法（不是线性化成线性关系）（2）科学方法——在惠更斯年代，周期公式不是推导出来的，也不是单纯实验数据的归纳，但实验的启示十分重要。五、外力作用下的振动教学重点难点1.阻尼振动中的能量转化。2.物体发生共振决定于驱动力的频率与物体固有频率的关系，与驱动力大小无关。3.当ｆ驱＝ｆ固时，物体做受迫振动的振幅最大。

4.振动的分类教学建议1.教学中应该充分发挥实验的作用，使学生理解物体在做受迫振动