高中物理人教必修一(教案)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)

1、5/5簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)【教學(xué)目標(biāo)】1了解什么是機(jī)械振動(dòng)、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。2正確理解簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)圖象的物理含義，知道簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖象是一條正弦或余弦曲線?！窘虒W(xué)重點(diǎn)】掌握簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力特征及相關(guān)物理量的變化規(guī)律?！窘虒W(xué)難點(diǎn)】1分清偏離平衡位置的位移與位移的概念。2知道在一次全振動(dòng)中速度的變化?！窘虒W(xué)過程】一、復(fù)習(xí)提問、新課導(dǎo)入教師：我們學(xué)習(xí)機(jī)械運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，是從簡(jiǎn)單到復(fù)雜：勻速運(yùn)動(dòng)、勻變速直線運(yùn)動(dòng)、平拋運(yùn)動(dòng)、勻速圓周運(yùn)動(dòng)，今天學(xué)習(xí)一種更復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。二、新課教學(xué)（一）機(jī)械振動(dòng)振動(dòng)是自然界中普遍存在的一種運(yùn)動(dòng)形式，請(qǐng)舉例說明什么樣的運(yùn)動(dòng)就是振動(dòng)？微風(fēng)中樹枝的顫動(dòng)、心臟的跳動(dòng)、鐘擺的擺動(dòng)、聲帶的振動(dòng)這些物體的運(yùn)動(dòng)

2、都是振動(dòng)。請(qǐng)同學(xué)們觀察幾個(gè)振動(dòng)的實(shí)驗(yàn)，注意邊看邊想：物體振動(dòng)時(shí)有什么特征？歸納：1定義：物體在平衡位置（中心位置）兩側(cè)附近所做往復(fù)運(yùn)動(dòng)。通常簡(jiǎn)稱為振動(dòng)。平衡位置指的是振子原來靜止時(shí)的位置。（一般情況下指物體在沒有振動(dòng)時(shí)所處的位置。）2特點(diǎn)：（1）對(duì)稱性。（2）周期性。教師：觀察判斷下列物體的運(yùn)動(dòng)是否是機(jī)械振動(dòng)：（二）彈簧振子教師展示彈簧振子的運(yùn)動(dòng)，引出：1概念：小球和彈簧所組成的系統(tǒng)稱作彈簧振子，有時(shí)也把這樣的小球稱做彈簧振子或簡(jiǎn)稱振子。2彈簧振子是理性化模型：（1）不計(jì)阻力。（2）彈簧的質(zhì)量與小球相比可以忽略。簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)是一種最簡(jiǎn)單、最基本的振動(dòng)，我們以彈簧振子為例學(xué)習(xí)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。讓學(xué)生觀察總結(jié)

3、彈簧振子運(yùn)動(dòng)有什么特點(diǎn)。（三）彈簧振子的位移時(shí)間圖象1位移x：振動(dòng)物體的位移x用從平衡位置指向物體所在位置的有向線段表示。2畫法：振動(dòng)物體的位移x用從平衡位置指向物體所在位置的有向線段表示。坐標(biāo)原點(diǎn)O平衡位置橫坐標(biāo)t振動(dòng)時(shí)間縱坐標(biāo)x振子偏離平衡位置的位移規(guī)定在O點(diǎn)右邊時(shí)位移為正，左邊時(shí)位移為負(fù)。3彈簧振子的位移時(shí)間圖象教師：要進(jìn)一步研究彈簧振子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，我們首先來研究振子的位移如何變化。說明：以小球的平衡位置為坐標(biāo)原點(diǎn)，沿運(yùn)動(dòng)方向建立坐標(biāo)軸。規(guī)定小球在平衡位置右邊時(shí)，位移為正，在平衡位置左邊時(shí)，位移為負(fù)。教師：用頻閃照相的方法來顯示振子在不同時(shí)刻的位置。思考：如何理解這就是振子的位移時(shí)間圖象

4、，即x-t圖象。學(xué)生：思考、討論、發(fā)表見解。因?yàn)閿z像底片從下向上勻速運(yùn)動(dòng)，底片運(yùn)動(dòng)的距離與時(shí)間成正比。因此，可用底片運(yùn)動(dòng)的距離代表時(shí)間軸。振子的頻閃照片反映了不同時(shí)刻，振子離開平衡位置的位移。也就是位移隨時(shí)間變化的規(guī)律。教師：上圖中畫出的小球運(yùn)動(dòng)的x-t圖象很像正弦曲線，是不是這樣呢？方法一、驗(yàn)證法：假定是正弦曲線，可用刻度尺測(cè)量它的振幅和周期，寫出對(duì)應(yīng)的表達(dá)式，然后在曲線中選小球的若干個(gè)位置，用刻度尺在圖中測(cè)量它們的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)，代入所寫出的正弦函數(shù)表達(dá)式中進(jìn)行檢驗(yàn)，看一看這條曲線是否真的是一條正弦曲線。方法二、擬合法：在圖中，測(cè)量小球在各個(gè)位置的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)，把測(cè)量值輸入計(jì)算機(jī)中作出這

5、條曲線，然后按照計(jì)算機(jī)提示用一個(gè)周期性函數(shù)擬合這條曲線，看一看彈簧振子的位移時(shí)間的關(guān)系可以用什么函數(shù)表示。結(jié)論：彈簧振子的振動(dòng)圖像是一條正弦曲線。教師用沙擺進(jìn)行演示，加深學(xué)生的記憶?！狙菔尽慨?dāng)彈簧振子振動(dòng)時(shí)，沿垂置于振動(dòng)方向勻速拉動(dòng)紙帶，沙擺在擺動(dòng)的過程中就在紙帶上畫出一條振動(dòng)曲線。說明：勻速拉動(dòng)紙帶時(shí)，紙帶移動(dòng)的距離與時(shí)間成正比，紙帶拉動(dòng)一定的距離對(duì)應(yīng)振子振動(dòng)一定的時(shí)間，因此紙帶的運(yùn)動(dòng)方向可以代表時(shí)間軸的方向，紙帶運(yùn)動(dòng)的距離就可以代表時(shí)間。介紹這種記錄振動(dòng)方法的實(shí)際應(yīng)用例子：心電圖儀、地震儀。理論和實(shí)驗(yàn)都證明：簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的振動(dòng)圖象都是正弦或余弦曲線。讓學(xué)生思考后回答：振動(dòng)圖象在什么情況下是正弦

6、，什么情況下是余弦？（由開始計(jì)時(shí)的位置決定。）【例題】（1）質(zhì)點(diǎn)離開平衡位置的最大位移？（2）2s末、4s末、8s末、10s末質(zhì)點(diǎn)位置在哪里？（3）2s末、6s末質(zhì)點(diǎn)朝哪個(gè)方向運(yùn)動(dòng)？（4）質(zhì)點(diǎn)在6s末、14s末的位移是多少？（5）質(zhì)點(diǎn)在4s、16s內(nèi)通過的路程分別是多少？【練習(xí)檢測(cè)】1思考判斷（正確的打“”，錯(cuò)誤的打“”）（1）彈簧振子的平衡位置都在原長(zhǎng)處。（ ）（2）振動(dòng)的物體可以做直線運(yùn)動(dòng)，也可以做曲線運(yùn)動(dòng)。（ ）（3）彈簧振子的運(yùn)動(dòng)是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。（ ）（4）振子的位移相同時(shí)，速度也相同。（ ）（5）簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖象都是正弦或余弦曲線。（ ）2下列運(yùn)動(dòng)中屬于機(jī)械振動(dòng)的是（ABE ）A小鳥飛走后

7、樹枝的運(yùn)動(dòng)B爆炸聲引起窗子上玻璃的運(yùn)動(dòng)C勻速圓周運(yùn)動(dòng)D豎直向上拋出的物體的運(yùn)動(dòng)E人說話時(shí)聲帶的振動(dòng)3如圖所示，彈簧下端懸掛一鋼球，上端固定組成一個(gè)振動(dòng)系統(tǒng)，用手把鋼球向上托起一段距離，然后釋放，下列說法正確的是（ CDE ）A鋼球運(yùn)動(dòng)的最高處為平衡位置B鋼球運(yùn)動(dòng)的最低處為平衡位置C鋼球速度最大處為平衡位置D鋼球原來靜止時(shí)的位置為平衡位置E鋼球在平衡位置時(shí)所受合力為零4如圖所示是用頻閃照相的方法獲得的彈簧振子的位移時(shí)間圖象，若x軸方向?yàn)閳D中水平方向，y軸方向?yàn)閳D中豎直方向，下列有關(guān)該圖象的說法中正確的是（ACE ）A該圖象的坐標(biāo)原點(diǎn)是建立在彈簧振子的平衡位置B從圖象可以看出小球在振動(dòng)過程中是沿x軸方向移動(dòng)的C從圖象可以看出小球在振動(dòng)過程中是沿y軸方向移動(dòng)的D為了顯示小球在不同時(shí)刻偏離平衡位置的位移，讓底片沿垂直x軸方向勻速運(yùn)動(dòng)E圖象中小球的疏密顯示出相同時(shí)間內(nèi)小球位置變化的快慢不同5如圖所示是表示一質(zhì)點(diǎn)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖象，下列說法正確的是（ACD）At0時(shí)刻振子的加速度最大Bt1時(shí)刻振子正通過平衡位置向正方向運(yùn)動(dòng)Ct2時(shí)刻振子的位移最大Dt3時(shí)刻振子正通過平衡位置向正方向運(yùn)動(dòng)E該圖象是從平衡位置開始計(jì)時(shí)畫出的6如圖所示是某振子做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖象，以下說法中正確的是（BDE）A