简谐运动教案-高中物理 5页

简谐运动、教学目标1、知道什么是简谐运动以及物体在什么样的力作用下做简谐运动，了解简谐运动的若干实例。2、理解简谐运动在一次全振动过程中位移、回复力、加速度、速度的变化情况。3、知道简谐运动是一种理想化的模型以及在什么条件下可以把实际发生的振动看作简谐运动。教学重点1、什么是简谐运动。2、简谐运动过程中的位移、回复力、加速度和速度的变化规律。3、简谐运动中回复力的特点。教学难点物体做简谐运动过程中的位移、回复力、加速度、速度的变化规律教学方法实验演示，多媒体展示教学用具自制投影片、单摆、音叉、小槌、小提琴、水平弹簧振子、CAI课件教学步骤1、提出问题：①一根琴弦，为什么会发出动听的音乐？学生：因为琴弦在按一定的规律振动。教师问：②同学们，琴弦的振动有什么特点呢？[用实物投影仪对琴弦的振动进行局部放大]学生观察后答：琴弦在原来静止的位置进行小幅度振动。引入：本节课我们就来研究类似于琴弦的振动，板书课题：第九章：机械振动。（一）机械振动1、教师讲解：同学们在描述琴弦的运动时提出了“琴弦在原来的静止的位置附近振动”，或“琴弦在未开始振动时的位置附近振动”，那么同学们想一想：琴弦静止时或琴弦未振动时所受全力有什么特点？\n学生答：此时琴弦所受合力为零。2、教师总结：我们把振动物体所受合力等于零时所处的位置叫平衡位置。3、教师问：同学们观察得到：琴弦做的是小幅度的振动，并且拨动琴弦一下，它就要在平衡位置附近振动多次，你认为这个特点该如何概括？学生答：琴弦的运动具有往复性。教师问：琴弦所做的运动就叫机械振动，那么现在请同学们结合琴弦运动的特点描述一下什么是机械振动。学生答：物体的振动发生在平衡位置附近，且做往复运动，这就是机械振动。4、教师总结并板书：物体在平衡位置附近所做的往复运动，叫机械振动，并在平衡位置和往复二外加以强调。过渡引入：同学们，我们在前边学过了直线运动和曲线运动，在直线运动中，我们研究了匀速直线运动和匀变速直线运动，对其他复杂的直线运动不做研究；在曲线运动中我们学习了平抛运动和匀速圆周运动，对于复杂的曲线运动也没有过多涉及；那么同学们想一下：在物理学中我们研究的都是一些什么样的运动？学生答：研究的是最简单、最基本的运动。教师：同样的，研究振动也要从最简单、最基本的振动着手，这种振动叫做简谐运动。板书：一、简谐运动板书：弹簧振子（理想化模型）3、研究弹簧振子的运动把弹簧振子放到实物投影仪上：a、让弹簧振子自由伸长，此时振子静止在O点，问，此时振子受到哪些力的作用？学生答：振子静止在O点时，弹簧没有发生形变，对振子没有弹力作用，此时振子受到重力和杆的支持力作用。教师总结：当所在振子处于O点时，振子所受合力为零，我们把O点叫振子的平衡位置。\nb、把振子向右拉到A点，松手，问：松手后的瞬间振子受到哪些力的作用？学生：振子受到重力、支持力、弹簧的拉力作用。教师总结：此时振子受到的合力也就等于弹簧的拉力，方向向左。c、观察松手后，振子将做什么运动？学生：以O点为平衡位置，在A点与A’之间做往复运动。d、在实物投影仪上找到O、A、A’的位置，并测量，OA与OA’之间距离，得到：A和A’关于O点是对称的。4、分析弹簧振子由A到O的运动。①用多媒体课件模拟振子由A到O的运动。②教师介绍弹簧振子的位移总是相对于平衡位置而言的，即弹簧振子的位移，初位置是平衡位置，末位置是振子所在的位置。③分步讨论弹簧振子在从A到O运动过程中的位移、合力、速度、加速度的大小和方向的变化规律；a、从A到O运动中，位移的大小和方向如何？大小如何变化？学生答：由A到O运动过程中，位移方向由O→A，因为位移的方向是从初位置，指向末位置；随着振子不断地向O靠近，位移越来越小。b、从A→O过程中，速度方向如何？大小如何变化？学生答：从A→O过程中，速度方向是从A→O，因为物体的速度方向与运动方向一致。随着振子不断地向O靠近，弹簧势能转化为动能，所以小球的速度越来越大。c、从A到O运动过程中，小球所受的合力有什么特点？学生答：因为小球共受三个力：弹簧的拉力、杆的支持力和小球的重力，而重力和支持力已相互平衡，所以合力的变化与弹簧弹力的变化相同。所以从A→O过程中，据胡克定律得到：物体所受的合力变小，方向指向平衡位置。d、从A到O运动过程中，振子（小球）的加速度方向如何？大小如何变化？学生回答：据牛顿第二定律得：小球从A→O运动过程中，加速度变小，方向指向平衡位置。5、学生讨论分析振子从O到A’，从A’到O，从O到A的运动情况，并填表①用多媒体出示下列表格：振子的运动A→OO→A’A’→OO→A\n对平衡位置的位移的方向？大小如何变化？水平向右，大小不断减小水平向左，不断增大水平向左，不断减小水平向右，不断增大振子所受的合力方向怎样？大小如何变化？水平向左，大小不断减小水平向右，不断增大水平向右，不断减小水平向左，不断增大加速度的方向怎样？大小如何变化？水平向左，不断减小水平向右，不断增大水平向右，不断减小水平向左，不断增大速度的方向怎样？大小如何变化？水平向左，不断增大水平向左，不断减小水平向右，不断增大水平向右，不断减小②学生讨论后，用多媒体课件将结果逐项显示到表格中。6、填表后，针对表格中显示的信息，回答下列问题：①弹簧振子在往复运动过程中，弹簧的弹力对振子起什么作用？它的方向有什么特点？②弹簧振子的位移方向有什么特点？据实验八的结论：位移和弹簧的弹力之间有什么关系？7、学生回答：①在振子的往复运动中，弹簧的弹力对振子所起的作用是使振子能返回到平衡位置，它的方向总是指向平衡位置。②在振子的往复运动中，振子的位移方向总是指向平衡位置，据表中所列，结合胡克定律得到：振子受到弹簧的弹力与位移是成正比的。8、教师总结并板书：①振子所受弹力的方向总指向平衡位置，它的作用是使振子能返回平衡位置，这个力叫回复力。②回复力是效果力。③回复力的方向与振子偏离平衡位置的位移方向相反，大小成正比。9、结合上述特点，总结什么是简谐运动并板书：\n物体在跟偏离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振动，叫做简谐运动。10、用多媒体展示简谐运动的几个实例：①音叉叉股上各点的振动是简谐运动；②弹簧片上各点的振动是简谐运动；③摆的摆锤上各点的振动是简谐运动。巩固训练1、做简谐运动的质点通过平衡位置时，具有最大值的物理量是：A、加速度；B、速度；C、位移；D、动能；E、回复力；F、势能。2、如图所示为一弹簧振子设向右为正方向，振子的运动从B＇→O时，位移为（填“正”或“负”）；加速度的大小由变。速度大小由变。（填“大”或“小”）小　结1、物体在平衡位置附近所做的往复运动，叫做机械振动。2、物体在跟偏离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，叫做简谐运动。3、简谐运动的规律①物体在向平衡位置运动的过程中，位移、回复力、加速度的大小都减速小，速度增大，位移方向总是离开平衡位置，回复力、加速度的方向总是指向平衡位置。②物体远离平衡位置的过程中，位移、回复力、加速度的大小都增大，速度减小，位移的方向总是远离平衡位置，回复力、加速度的方向总是指向平衡位置。4、我们学习了忽略次要因素，突出主要因素的方法——理想化的研究方法。作业　课本P160（1）、（2）、（3）、（4）