《物理（医药卫生类）》教案 高职 5.1简谐振动

教案名称：5.1简谐振动教学目标：1.了解简谐振动，会用振幅、周期和频率描述振动。了解任何物体都有自己的固有周期和固有频率，且与振幅大小无关。2.理解弹簧振子的简谐振动是一种理想化物理模型。了解简谐振动回复力与位移满足F=-kx关系，是一种速度、位移、加速度不断变化的变速运动。会分析弹簧振子振动过程中各个物理量的变化。了解振动在科学探究和医学上的应用。3.能够分辨自由振动、阻尼振动和受迫振动，通过实验探究了解共振现象，了解共振的条件和共振在技术领域的应用。4.通过科学调查等活动培养严谨的科学态度，了解科学论证的一般方法，发展运用科学技术服务社会的责任意识。教学重点：简谐振动的回复力特点；描述简谐振动规律的物理量；受迫振动与共振。教学难点：简谐振动的回复力特点；描述简谐振动规律的物理量。教学方法：讲授法、实验探究法、讨论法教学准备：实验器材：弹簧、重物、支架；单摆球、细线等。多媒体材料：PPT课件。教学过程：一、导入新课：机械振动是自然界中常见的运动形式之一，而波是振动在媒质中的传播。机械振动和机械波的知识是学习各种形式振动和波的基础。情景创设：展示日常生活中普遍存在的振动现象。提问这些运动的共同特点和如何描述这样的运动。二、新课讲解：1.观察下列实验，引入概念：物体在平衡位置附近做往复运动叫做机械振动，简称振动。一切发声的运动，如声带、音叉、琴弦、鼓膜的运动，都是机械振动的例子。2.简谐振动弹簧振子和单摆是简谐振动的典型例子。下面以弹簧振子为例。介绍弹簧振子构造：为了使问题得到简化，设弹簧的质量与小球相比可以忽略，水平圆棍光滑的没有摩擦，这样的系统就称为弹簧振子。小球为什么会振动呢？详细讲解（平衡位置，指向平衡位置的力，加速度，惯性，能量转换，重复相同过程）使物体回到平衡位置的力称为回复力。当物体偏离平衡位置生回复力存在，是物体振动的必要条件。选取如图所示的坐标，根据胡克定律，弹簧的弹力与弹簧的伸长成正比。F负号表示回复力与位移方向相反。物体在与位移成正比而与位移的方向相反的回复力作用下的振动，叫做简谐振动。根据牛顿第二定律负号表示加速度与位移方向也相反。3.描述简谐振动的物理量（1）振幅A振动物体离开平衡位置的最大距离叫做振幅。（2）周期T和频率f物体完成一次振动所需的时间叫做周期。简谐振动的周期跟什么有关呢？（观察活动）利用秒表测量弹簧振子的周期。结论：弹簧振子的周期是由弹簧振子自身的性质决定的，与振幅无关。对于一个确定的系统来说，T是一个恒量，只由系统本身的性质决定，叫做系统的固有周期。单位时间内完成全振动的次数称为振动的频率，数值上就是周期的倒数。T=1f周期和频率是表示物体振动快慢的物理量。4.阻尼振动和受迫振动（1）自由振动理想状态下，振动系统不受其他外力作用时的振动称为自由振动。（2）阻尼振动在实际振动过程中，振动系统因克服外界阻力做功而不断消耗能量，振幅会不断减小，最终完全停止下来。这种振幅随时间逐渐减小的振动称为阻尼振动。讨论交流：总结阻尼振动的特点，举例说明阻尼振动在生产生活中的应用。（3）受迫振动振动系统在驱动力作用下的持续振动称为受迫振动。讨论交流：总结受迫振动的特点，举例说明受迫振动在生产生活中的应用。实验探究：受迫振动的振幅用受迫振动实验仪探究受迫振动振幅和什么因素有关。通过观察实验发现，与驱动摆球（金属球）摆长相同的摆球（塑料球）总是振幅最大的。结论：当驱动力的频率等于物体的固有频率时，物体做受迫振动的振幅达到最大值，这种现象称为共振。5.应用拓展三、课堂小结：知识梳理：总结振动现象的重要概念和描述振动的基本物理量。重点强调：强调科学探究和归纳推理的重要性。可引导学生回顾是否达到本节的核心素养目标。四、课后练习及作业布置：1.结合你的专业，收集机械振动在生产和生活中的应用事例，撰写调查小报告，与老师或者同学展开讨论交流。2．如果一个弹簧振子的振幅为6cm，该振子完成一次全振动，经过了几次平衡位置？振子运动的路程为多少