海淀區(qū)高一物理第十章機(jī)械振動(dòng)教材分析進(jìn)修資料課件北師大版

高一物理第二學(xué)期教學(xué)計(jì)劃2007.3.7對(duì)教學(xué)計(jì)劃的說(shuō)明一、指導(dǎo)思想

1、學(xué)習(xí)和落實(shí)教學(xué)大綱

2、研究初高中的銜接

3、加強(qiáng)教學(xué)研究，提高教學(xué)效益教研側(cè)重點(diǎn)：

物理思想方法在教學(xué)中的體現(xiàn)

在物理教學(xué)中如何培養(yǎng)學(xué)生能力

課堂教學(xué)設(shè)計(jì)對(duì)教學(xué)計(jì)劃的說(shuō)明二、教學(xué)要求：注重教學(xué)效益

1、教學(xué)起點(diǎn)要適當(dāng)

2、明確教學(xué)要求

3、重視教師的示范作用，注意規(guī)范

對(duì)教學(xué)計(jì)劃的說(shuō)明三、教學(xué)進(jìn)度安排

第八章功動(dòng)能定理1.5周

第九章機(jī)械能守恒定律2.0周

第十章機(jī)械振動(dòng)1.5周

第十一章動(dòng)量動(dòng)量守恒定律2.0周

力學(xué)復(fù)習(xí)1.0周

第十二章分子熱運(yùn)動(dòng)能量守恒2.0周

第十三章固體、液體和氣體1.5周

第十四章電場(chǎng)電場(chǎng)強(qiáng)度1.0周

第十五章電場(chǎng)力的功電勢(shì)差1.5周

期末復(fù)習(xí)與練習(xí)2.0周1、做好競(jìng)賽學(xué)生輔導(dǎo)工作高一物理力學(xué)競(jìng)賽時(shí)間預(yù)賽時(shí)間2007年5月13日上午9：00-11：00范圍不要求動(dòng)量、機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波要求按高考考試說(shuō)明的要求復(fù)賽時(shí)間2007年5月27日上午9：00-11：00范圍不要求機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波要求按《全國(guó)中學(xué)生物理競(jìng)賽內(nèi)容提要》的要求2、期中全區(qū)統(tǒng)練補(bǔ)充說(shuō)明：第十章機(jī)械振動(dòng)教材分析200.3.7主要內(nèi)容：一、全章概述二、內(nèi)容要求三、課時(shí)安排四、教法建議?振動(dòng)是較為復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)形式從運(yùn)動(dòng)學(xué)看它是加速度不斷改變的運(yùn)動(dòng)；從動(dòng)力學(xué)來(lái)看，它是在變力作用下的運(yùn)動(dòng)。?承接了全部力學(xué)知識(shí)（本章的核心內(nèi)容是要綜合運(yùn)用運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)及功和能的知識(shí)研究簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的基本特征和基本規(guī)律）一、全章概述（一）教材地位?振動(dòng)和波的知識(shí)跟現(xiàn)代生活、社會(huì)、科技密切相關(guān),有著廣泛的應(yīng)用。(例如心電圖、核磁共振儀、地震儀、鐘擺等)。?振動(dòng)是學(xué)習(xí)機(jī)械波的重要基礎(chǔ)。振動(dòng)和波在教材中屬于重要的非主干知識(shí)。高考試題的選擇題中常有一道相關(guān)知識(shí)的題目。（如，北京卷04-16、05-17、06-17）理想模型1——彈簧振子：忽略摩擦力和彈簧質(zhì)量的一種理想模型。理想模型2——單擺：忽略擺線的質(zhì)量和擺線的長(zhǎng)度變化。?物理模型理想化：忽略次要因素，突出主要因素，即把物理模型理想化的方法是本章重要的物理方法。（二）滲透的研究物理問(wèn)題的方法?近似的思想?圖像：應(yīng)用圖像描述物理規(guī)律。?依據(jù)所研究不同運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，研究問(wèn)題的思路和方法也會(huì)有所不同。如回復(fù)力、振動(dòng)的位移、振動(dòng)的平衡位置等概念都是研究機(jī)械振動(dòng)特有的概念。振動(dòng)圖像（三）知識(shí)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)諧振動(dòng)動(dòng)力學(xué)特征描述振動(dòng)的物理量：振幅、周期和頻率彈簧振子單擺兩個(gè)實(shí)例模型機(jī)械振動(dòng)產(chǎn)生振動(dòng)的必要條件自由振動(dòng)運(yùn)動(dòng)學(xué)特征描述振動(dòng)規(guī)律的方法公式法

y=Asin(t+)振動(dòng)圖象能量轉(zhuǎn)化共振振動(dòng)頻率與振幅的特點(diǎn)受迫振動(dòng)現(xiàn)象條件（一）教學(xué)大綱中的內(nèi)容和要求內(nèi)容和要求演示簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)(A)彈簧振子的振動(dòng)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的振幅、周期和頻率(A)

簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的振動(dòng)圖象(A)

簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的振動(dòng)圖象單擺(A)單擺周期公式(A)

單擺運(yùn)動(dòng)的等時(shí)性單擺的振動(dòng)周期與擺長(zhǎng)有關(guān)*用三角函數(shù)表示簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)*相位自由振動(dòng)和受迫振動(dòng)(A)共振(A)

受迫振動(dòng)和共振二、教學(xué)內(nèi)容和要求（二）2006年高考考試說(shuō)明中的內(nèi)容要求和說(shuō)明34彈簧振子.簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng).簡(jiǎn)諧振動(dòng)的振幅、周期和頻率.簡(jiǎn)諧振動(dòng)的位移——時(shí)間圖像Ⅱ35單擺.在小振幅條件下單擺作簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng).周期公式Ⅱ36振動(dòng)中的能量轉(zhuǎn)化Ι37自由振動(dòng)和受迫振動(dòng).受迫振動(dòng)的振動(dòng)頻率,共振及其常見的應(yīng)用ΙⅠ.對(duì)所列知識(shí)要知道其內(nèi)容及含義，并能在有關(guān)問(wèn)題中識(shí)別和直接使用它們。Ⅱ.對(duì)所列知識(shí)要理解其確切含義及與其他知識(shí)的聯(lián)系，能夠進(jìn)行敘述和解釋，并能在實(shí)際問(wèn)題的分析、綜合、推理和判斷等過(guò)程中運(yùn)用。（三）新課標(biāo)中的內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)

（1）通過(guò)觀察和分析，理解簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的特征。能用公式和圖像描述簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的特征。例1比較做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的物體在不同位置所受的力、速度、加速度、動(dòng)能和勢(shì)能。

例2用兩個(gè)擺長(zhǎng)相同的單擺演示簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的相位差。（2）通過(guò)實(shí)驗(yàn)，探究單擺的周期與擺長(zhǎng)的關(guān)系。（3）知道單擺周期與擺長(zhǎng)、重力加速度的關(guān)系。會(huì)用單擺測(cè)定重力加速度。（4）通過(guò)實(shí)驗(yàn)，認(rèn)識(shí)受迫振動(dòng)的特點(diǎn)。了解產(chǎn)生共振的條件以及在技術(shù)上的應(yīng)用。例3調(diào)查生活和生產(chǎn)中受迫振動(dòng)的應(yīng)用實(shí)例及利用和防止共振的實(shí)例。

實(shí)驗(yàn)專題：研究彈簧振子的周期與小球質(zhì)量的關(guān)系。

?在新課標(biāo)中,振動(dòng)知識(shí)被認(rèn)為是學(xué)生進(jìn)行自主探究學(xué)習(xí)的重要內(nèi)容.第一節(jié)機(jī)械振動(dòng)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)2課時(shí)第二節(jié)探究影響單擺振動(dòng)周期的因素1課時(shí)第三節(jié)簡(jiǎn)諧振動(dòng)的圖像1課時(shí)第四節(jié)受迫振動(dòng)1課時(shí)實(shí)驗(yàn)用單擺測(cè)定重力加速度1課時(shí)三、課時(shí)安排:6課時(shí)機(jī)械振動(dòng)、回復(fù)力、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)位移、振幅、周期、頻率簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的特征全振動(dòng)過(guò)程中各量的變化抽象第一節(jié)機(jī)械振動(dòng)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)四、教學(xué)建議本節(jié)知識(shí)特點(diǎn)：概念多機(jī)械振動(dòng)系統(tǒng)：是指圍繞其靜平衡位置作來(lái)回往復(fù)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械系統(tǒng)，單擺就是一種簡(jiǎn)單的機(jī)械振動(dòng)系統(tǒng)。構(gòu)成機(jī)械振動(dòng)系統(tǒng)的基本要素有慣性、恢復(fù)性和阻尼。1、機(jī)械振動(dòng)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的說(shuō)明：機(jī)械振動(dòng)：物體在平衡位置附近所做的往復(fù)運(yùn)動(dòng)．振動(dòng)的分類

（1）按產(chǎn)生振動(dòng)的原因來(lái)分類：

自由振動(dòng)受迫振動(dòng)（2）按振幅分類：阻尼振動(dòng)無(wú)阻尼振動(dòng)（3）按振動(dòng)的規(guī)律來(lái)分類：簡(jiǎn)諧振動(dòng)復(fù)合周期振動(dòng)準(zhǔn)周期振動(dòng)瞬態(tài)振動(dòng)隨機(jī)振動(dòng)復(fù)合周期振動(dòng):是由兩個(gè)或兩個(gè)以上的頻率之比為有理數(shù)的簡(jiǎn)諧振動(dòng)復(fù)合而成。準(zhǔn)周期振動(dòng):是由頻率比不全為有理數(shù)的簡(jiǎn)諧振動(dòng)疊加而成。瞬態(tài)振動(dòng):是指在極短時(shí)間內(nèi)僅持續(xù)幾個(gè)周期的振動(dòng)。隨機(jī)振動(dòng):沒有確定的周期，振動(dòng)量與時(shí)間也無(wú)一定的關(guān)系。建議：抓住典型振動(dòng)的觀察與分析觀察與思考：運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)？?運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)：（1）有一個(gè)“中心位置”（平衡位置）（2）運(yùn)動(dòng)具有往復(fù)性?產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)的必要條件：受到回復(fù)力的作用

2.回復(fù)力:

?物體偏離平衡位置后受到的總是指向平衡位置的力。

?使物體回到平衡位置的力。

?以效果命名的力。（不是一種特殊性質(zhì)的力.）?不同振動(dòng)中回復(fù)力的來(lái)源不同。OGNGNFGNF彈簧彈力回復(fù)力OGFGFGF彈簧彈力與重力的合力回復(fù)力分析歸納：物體回到平衡位置的原因？?認(rèn)識(shí)回復(fù)力建議：典型振動(dòng)受力分析?平衡位置：回復(fù)力為零的位置3.位移：在振動(dòng)中指平衡位置到振動(dòng)物體所在位置的有向線段。所以在振動(dòng)中位移與某時(shí)刻對(duì)應(yīng)。這有別于前幾章中位移指初位置到末位置的有向線段，與某段時(shí)間對(duì)應(yīng)。建議：通過(guò)練習(xí)來(lái)鞏固彈簧振子：彈簧—物體系統(tǒng)

物體在平衡位置的兩側(cè)，在彈性恢復(fù)力和慣性兩個(gè)因素互相制約下，不斷重復(fù)相同的運(yùn)動(dòng)過(guò)程。（1）彈簧振子理想模型理想化條件：彈簧的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小球的質(zhì)量，可忽略;摩擦忽略不計(jì)4、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)?振幅（1）振幅的定義：振動(dòng)物體離開平衡位置的最大距離（2）振幅的意義：是表示物體振動(dòng)強(qiáng)弱的物理量，也是振動(dòng)能量多少的一個(gè)標(biāo)志。（3）振幅與位移的關(guān)系振幅是標(biāo)量；位移是矢量。簡(jiǎn)諧振動(dòng)的振幅不變，而位移的大小時(shí)刻在變。最大位移的大小等于振幅。（2）描述振動(dòng)特性的物理量（1）周期T：（單位：秒）振動(dòng)物體完成一次全振動(dòng)所經(jīng)歷的時(shí)間（2）頻率f：（單位：赫茲、赫、Hz）1秒內(nèi)完成全振動(dòng)的次數(shù)（3）（4）周期和頻率是表示振動(dòng)快慢的物理量（5）簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的周期（或頻率）與振幅無(wú)關(guān)由振動(dòng)系統(tǒng)本身的性質(zhì)決定——固有周期（頻率）T=1/f?周期和頻率位移大小成正比方向與位移相反物體在與的回復(fù)力的作用下的振動(dòng)說(shuō)明：通過(guò)對(duì)彈簧振子的分析，從中認(rèn)識(shí)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的一般概念及其產(chǎn)生條件，且從胡可定律論證彈簧振子的回復(fù)力滿足F回=-kx的條件，把彈簧振子的結(jié)論推廣到一半，須向?qū)W生指出式中的k不再是彈簧的勁度系數(shù)，而是由振動(dòng)系統(tǒng)本身因素決定的比例系數(shù)。簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的條件：F回=-kxk：F與x的比例系數(shù)，由振動(dòng)系統(tǒng)本身因素決定負(fù)號(hào)含義：F與x的方向相反（3）簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)????振動(dòng)過(guò)程的運(yùn)動(dòng)學(xué)量的變化和運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)位移x、速度v?振動(dòng)過(guò)程的力學(xué)量的變化回復(fù)力F、加速度a與位移x變化的關(guān)系?振動(dòng)過(guò)程中的能量變化動(dòng)能、勢(shì)能、機(jī)械能與位移變化的關(guān)系?理解簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的時(shí)空對(duì)稱性時(shí)間相差T或nT的兩個(gè)時(shí)刻,物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)相同.時(shí)間相差T/2或(2n+1)T/2的兩個(gè)時(shí)刻,x

、

v、

a大小相同方向相反.關(guān)于平衡位置對(duì)稱的兩點(diǎn),如圖所示的C點(diǎn)和D點(diǎn)，速度大小相等，動(dòng)能、勢(shì)能相等。如圖所示中，物體由C直接到O和由O直接到D的時(shí)間相等；物體由B直接到C和由A直接到D的時(shí)間相等。B

OADC觀察：彈簧振子的運(yùn)動(dòng)思考：描述各振動(dòng)物理量的變化？振子的運(yùn)動(dòng)A→OO→BB→OO→A位移的變化回復(fù)力的變化加速度的變化速度的變化A建議：加強(qiáng)物理過(guò)程分析由學(xué)生總結(jié)得出：x↑(離開平衡位置)

→

F、a、

Ep

↑

→v、Ek↓F、a一定跟x方向相反,v、跟x方向可同可反。

關(guān)鍵是抓住位移x!回復(fù)力：大小：與位移成正比，F(xiàn)=-kx方向：總指向平衡位置，與位移方向相反（變力）加速度：大小：a=-kx/m與位移成正比方向：與位移方向相反，與F回方向相同（加速度變化）速度大?。赫穹巚=0平衡位置v最大方向：與運(yùn)動(dòng)方向相同振子遠(yuǎn)離平衡位置：位移x：（）、加速度（）、速度（）最大位移處（x=A）：a最大、v=0振子靠近平衡位置：位移x：（

）、加速度（）、速度（）平衡位置時(shí)：（x=0）：a=0、v最大問(wèn)題1：彈簧振子先后連續(xù)經(jīng)過(guò)同一點(diǎn)時(shí)，哪些物理量是相同的？?理解一次全振動(dòng)從任一初始時(shí)刻起，物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)（位置，速度）再次恢復(fù)到與初始時(shí)刻完全相同所經(jīng)歷的過(guò)程。一次全振動(dòng)經(jīng)過(guò)4個(gè)振幅的路程。問(wèn)題2：振子在某時(shí)經(jīng)過(guò)某點(diǎn)向右運(yùn)動(dòng)，經(jīng)歷怎樣的運(yùn)動(dòng)才能再次恢復(fù)到與此時(shí)完全相同的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)？問(wèn)題3：彈簧振子在過(guò)程中的機(jī)械能是否守恒？建議：在過(guò)程分析中突出問(wèn)題思考?理解簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的周期性和對(duì)稱性從局部來(lái)看：是變加速直線運(yùn)動(dòng)從整體來(lái)看:周期性運(yùn)動(dòng)?對(duì)簡(jiǎn)諧振動(dòng)的認(rèn)識(shí)一個(gè)運(yùn)動(dòng)物體，它的加速度a與它離開平衡位置的距離恒成正比而反向，那么此物體一定作簡(jiǎn)諧振動(dòng)。物體離開平衡位置后，總是受到一個(gè)方向指向平衡位置，大小與物體離開平衡位置的距離成正比的力的作用，則此物體一定在作簡(jiǎn)諧振動(dòng)。運(yùn)動(dòng)學(xué)特征動(dòng)力學(xué)特征kxma-=F回=-kx簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)實(shí)例1.彈簧振子在光滑水平面上以O(shè)為平衡位置在AB兩點(diǎn)間做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，AB間距為10cm,振子從A到B的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為0.4s，則1）彈簧振子的振幅

,周期

,頻率

.2）若從振子經(jīng)過(guò)A點(diǎn)開始計(jì)時(shí)，經(jīng)過(guò)1s振子處在

位置，位移大小

，振子所走過(guò)的路程為

。3）若從振子經(jīng)過(guò)A點(diǎn)開始計(jì)時(shí)，經(jīng)過(guò)4.6s振子處在

位置，位移大小

，振子所走過(guò)的路程為

。4）若振子的質(zhì)量為200g,彈簧的勁度系數(shù)為10N/m，振子振動(dòng)時(shí)在

位置具有最大加速度，大小為

。ABO參考題

2.彈簧振子在光滑的水平面上做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，在振子向平衡位置運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中（D）A．振子所受的回復(fù)力逐漸增大B．振子的位移逐漸增大C．振子的速度逐漸減小D．振子的加速度逐漸減小

3.一彈簧振子從O點(diǎn)開始做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，它從O點(diǎn)第一次到達(dá)O點(diǎn)附近的M點(diǎn)，用了時(shí)間3s,再經(jīng)過(guò)2s，振子再次經(jīng)過(guò)M點(diǎn)，則振子振動(dòng)的周期為

s，振子第三次經(jīng)過(guò)M點(diǎn)，還要經(jīng)過(guò)時(shí)間

s。16，144.如圖所示。彈簧振子在振動(dòng)過(guò)程中，振子經(jīng)a、b兩點(diǎn)的速度相同，若它從a到b歷時(shí)0.2s,從b再回到a的最短時(shí)間為0.4s,則該振子的振動(dòng)頻率為：（B）A.1Hz;B.1.25Hz;C.2Hz;D.2.5Hz.bdocaVaVb5.豎直懸掛的輕質(zhì)彈簧勁度系數(shù)為40N/m,下端系著A、B兩個(gè)重球，質(zhì)量分別為100g、500g，系統(tǒng)靜止時(shí)未超出彈性限度。若剪斷A、B間的繩后，A在豎直方向做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，則1）A振動(dòng)的平衡位置在何處？2）A振動(dòng)的振幅多大？3）A的最大加速度多大？AB6.如圖所示，一個(gè)輕彈簧豎直固定在水平地面上，將一個(gè)小球輕放在彈簧上，M點(diǎn)為輕彈簧豎直放置時(shí)彈簧頂端位置，在小球下落的過(guò)程中，小球以相同的速度通過(guò)A、B兩點(diǎn)，歷時(shí)1s，過(guò)B點(diǎn)后再經(jīng)過(guò)1s，小球再一次通過(guò)B點(diǎn)，小球在2s內(nèi)通過(guò)的路程為6cm，N點(diǎn)為小球下落的最低點(diǎn)，則小球在做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中1）周期為

；振幅為

；2）小球由M點(diǎn)下落到N點(diǎn)的過(guò)程中，動(dòng)能EK、重力勢(shì)能EP、彈性勢(shì)能EP’的變化為

；

3）小球在最低點(diǎn)N點(diǎn)的加速度大小

重力加速度g（填>、＝、<）。MAOBN（1）4s，3cm；（2）先增大后減小，一直減小，一直增大；（3）=7.如圖所示，木塊質(zhì)量為M，小車質(zhì)量為m，它們之間的最大靜摩擦力為f，在勁度系數(shù)為k的輕彈簧作用下沿光滑水平地面做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)．為使木塊和小車在振動(dòng)過(guò)程中不發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，那么它們的振幅不應(yīng)大于______。圖kmMf(m+M)/km第二節(jié)探究影響單擺振動(dòng)周期的因素1、單擺模型：（理想化物理模型）

?由兩個(gè)物體組成系統(tǒng)——線、小球。?有三個(gè)理想化條件細(xì)線的伸縮可忽略；細(xì)線質(zhì)量遠(yuǎn)小于小球的質(zhì)量，細(xì)線的質(zhì)量可忽略；細(xì)線長(zhǎng)度遠(yuǎn)大于小球直徑，小球可看成質(zhì)點(diǎn)；?懸點(diǎn)固定。相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的說(shuō)明：?平衡位置：點(diǎn)Ｏ?受力分析：重力、彈力?運(yùn)動(dòng)分析：以點(diǎn)Ｏ為平衡位置的振動(dòng)以懸點(diǎn)Ｏ'為圓心的圓周運(yùn)動(dòng)?力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系：回復(fù)力大?。合蛐牧Υ笮。?.單擺振動(dòng)的回復(fù)力來(lái)源'?重力的沿圓弧切線方向的分力提供回復(fù)力O'OTG3.單擺做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的條件F回＝mgsinθ很小時(shí)：重力的沿圓弧切線方向的分力指向平衡位置,即可認(rèn)為回復(fù)力與擺球的位移方向相反lllxxxOPOPxsinθ≈θ—≈－，ll近似條件：擺角θ/o1234567θ/rad0.01740.03490.05230.06980.08720.10470.1221sinθ0.01740.03490.05230.06970.08710.10450.1218θ-sinθ0.00000.00000.00000.00010.00010.00020.0003擺角θ/o89101112131415θ/rad0.13960.15700.17440.19190.20930.22680.24420.2617sinθ0.13910.15640.17360.19070.20780.22480.24180.2587θ-sinθ0.00050.00060.00090.00120.00150.00190.00240.0030θ/rad與sinθ值的差別回復(fù)力大小：很小時(shí)：在擺角很小的情況下（＜5o）

，單擺所受回復(fù)力跟位移成正比且方向相反，單擺做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)．xF回＝mgsinθxsinθ≈－lxlmgF-=回回復(fù)力：跟擺長(zhǎng)的平方根成正比跟重力加速度的平方根成反比，跟振幅、擺球的質(zhì)量無(wú)關(guān)。

4.單擺做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的周期g由單擺所在的空間位置決定。即我們常說(shuō)的等效重力加速度。由G=g知，g隨地球表面不同位置、不同高度而變化，在不同星球上也不相同，因此應(yīng)求出單擺所在處的等效值g′代入公式，g不一定等于9.8m/s2。g還由單擺系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)決定。相對(duì)地球靜止的單擺，g為重力加速度，相對(duì)地球作加速運(yùn)動(dòng)的單擺，因發(fā)生超重或失重現(xiàn)象，此時(shí)周期發(fā)生相應(yīng)變化，這時(shí)公式中的g應(yīng)理解成視重力加速度，視運(yùn)動(dòng)情況分別為g+a或g-a中有關(guān)g的理解：?5.單擺探究教學(xué)的處理：影響單擺振動(dòng)周期的因素（＜5o）（1）提出問(wèn)題：?jiǎn)螖[作簡(jiǎn)諧振動(dòng)時(shí)振動(dòng)周期與哪些因素有關(guān)？（2）猜想與假設(shè)：在擺角很小的條件下，單擺振動(dòng)的周期可能跟振幅（與擺角對(duì)應(yīng)）、擺球質(zhì)量、擺長(zhǎng)、重力加速度等因素有關(guān)（3）制訂計(jì)劃并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)（探究方法：控制變量法）問(wèn)題：如何改變重力加速度？是否可以模擬重力加速度的改變？（4）實(shí)驗(yàn)：建議分組，按探究因素不同分組（5）分析歸納得出結(jié)論：各組匯報(bào)實(shí)驗(yàn)結(jié)論

?交流、統(tǒng)一認(rèn)識(shí)貫穿始終?教師總結(jié)并給出單擺的周期公式。定量探究：用光電門測(cè)單擺振動(dòng)周期，用磁鐵改變是重力加速度，用數(shù)字化實(shí)驗(yàn)手段探究周期公式定性探究：周期與擺球質(zhì)量、振幅無(wú)關(guān)與擺長(zhǎng)、重力加速度有關(guān)與擺球質(zhì)量是否有關(guān)？與振幅是否有關(guān)？與擺長(zhǎng)是否有關(guān)？與重力加速度有關(guān)？建議：先定性后定量。即先判斷是否有關(guān)，再研究具體關(guān)系。1.周期為2s的單擺叫秒擺，則1）秒擺的擺長(zhǎng)為

。2）擺長(zhǎng)減為原長(zhǎng)的1/4，周期變?yōu)?/p>

s。3）擺球的質(zhì)量減為原來(lái)的1/4，周期變?yōu)?/p>

s。4）振幅減為原來(lái)的1/4，周期變?yōu)?/p>

s。5）重力加速度減為原來(lái)的1/4，周期變?yōu)?/p>

s。參考題2.如圖所示,AB為半徑R約為2m的一段光滑圓弧面,AB兩點(diǎn)在同一水平面上,且AB弧長(zhǎng)為10cm,將小球從A點(diǎn)釋放,則它運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)所用的時(shí)間是

.OBAR3.有人利用安裝在氣球載人艙內(nèi)的單擺來(lái)確定氣球的高度。已知該單擺在海平面處的周期是T0。當(dāng)氣球停在某一高度時(shí)，測(cè)得該單擺周期為T。求該氣球此時(shí)離海平面的高度h。（把地球看作質(zhì)量均勻分布的半徑為R的球體）4.將擺球質(zhì)量一定、擺長(zhǎng)為l的單擺豎直懸掛中升降機(jī)內(nèi),在升降機(jī)以恒定的加速度a(a<g)豎直加速下降的過(guò)程中,單擺在豎直平面內(nèi)做小擺角振動(dòng)的周期應(yīng)等于

。答案:5.如下圖所示，半徑是0.2m的圓弧狀光滑軌道置于豎直面內(nèi)并固定在地面上，軌道的最低點(diǎn)為B，在軌道的A點(diǎn)（弧AB所對(duì)圓心角小于5°）和弧形軌道的圓心O兩處各有一個(gè)靜止的小球Ⅰ和Ⅱ，若將它們同時(shí)無(wú)初速釋放，先到達(dá)B點(diǎn)的是____球，原因是______（不考慮空氣阻力）Ⅱ第三節(jié)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖象獲得振動(dòng)圖象的方法對(duì)振動(dòng)圖象的認(rèn)識(shí)振動(dòng)圖象的應(yīng)用振動(dòng)圖像：記錄在不同時(shí)刻振子偏離平衡位置的位移情況（能夠反映振子的位置但并不是振子的真實(shí)位置，即振動(dòng)圖線不是振子運(yùn)動(dòng)的軌跡）頻閃照相的實(shí)驗(yàn)方法借助記錄裝置的實(shí)驗(yàn)方法1、獲得振動(dòng)圖象（位移—時(shí)間圖像）的方法：情景圖象頻閃照相的實(shí)驗(yàn)方法觀察頻閃照片（或課件），已知閃光頻率，可以得到那些信息?規(guī)定水平向右的方向?yàn)槲灰普较蛱畋砻椟c(diǎn)連線得振動(dòng)曲線時(shí)間t0t02t03t04t05t06t0位移x/mm-20利用頻閃照相的方法描繪振動(dòng)圖像，有利于區(qū)別振動(dòng)圖像：一質(zhì)點(diǎn)不同時(shí)刻的振動(dòng)情況；波動(dòng)圖像：不同時(shí)質(zhì)點(diǎn)同一時(shí)刻的振動(dòng)情況。借助記錄裝置的實(shí)驗(yàn)方法？?為什么實(shí)驗(yàn)中紙帶運(yùn)動(dòng)的距離可以代表時(shí)間？（1）讓砂擺擺動(dòng)，木板不動(dòng)，觀察振子的運(yùn)動(dòng)軌跡和沙子的痕跡它們是否相同？沙子的痕跡能否反映振子不同時(shí)刻的位置？（2）讓砂擺擺動(dòng)，同時(shí)讓木板勻速運(yùn)動(dòng)，觀察振子的運(yùn)動(dòng)軌跡和沙子的痕跡它們是否相同？沙子的痕跡能否反映振子不同時(shí)刻的位置？沙子的痕跡是怎樣的曲線？我們能否畫出類似的曲線來(lái)表示振子在不同時(shí)刻的位移情況？

注意：演示時(shí)要避免單擺做圓錐擺砂擺實(shí)驗(yàn)?時(shí)間軸的理解紙帶運(yùn)動(dòng)的距離與時(shí)間成正比在振子上安裝一只記錄筆，下面放一條白紙帶，當(dāng)振子振動(dòng)時(shí)，沿垂直于振動(dòng)方向勻速拉動(dòng)紙帶，筆在紙帶上畫出一條振動(dòng)曲線。在振動(dòng)物體上固定記錄筆的方法把振子畫在旁邊以加深對(duì)x-t圖的認(rèn)識(shí)，是避免將來(lái)與波的圖象相混的有效辦法。在振動(dòng)物體上固定記錄筆的方法樹立圖象和情景之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系記錄振動(dòng)的方法在實(shí)際生活中的應(yīng)用心電圖儀地震儀2、對(duì)振動(dòng)圖象的認(rèn)識(shí)(1)物理意義：

?表示振動(dòng)物體在不同時(shí)刻相對(duì)于平衡位置的位移，以及位移隨時(shí)間變化的規(guī)律．

?注意振動(dòng)圖象不是質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡．(2)特點(diǎn)：只有簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖象才是正弦(或余弦)曲線。

振動(dòng)圖像的應(yīng)用①簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的位移隨時(shí)間按正弦或余弦規(guī)律變化。②可直觀地讀取振幅A、周期T及各位移、時(shí)刻的對(duì)應(yīng)值。③判定某時(shí)刻回復(fù)力、加速度方向。④圖線上某時(shí)刻對(duì)應(yīng)的斜率大小反映速度大小，斜率正、負(fù)反映速度方向。斜率大時(shí)速度大，斜率為正值時(shí)速度為正，斜率為負(fù)值時(shí)速度為負(fù)。⑤判斷某段時(shí)間內(nèi)位移、回復(fù)力、加速度、速度、動(dòng)能、勢(shì)能的變化情況。隱性表象還是要抓住位移x!振動(dòng)圖像在實(shí)際中的應(yīng)用*用三角函數(shù)表示簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)*相位

?投影圓的方法?條件好的學(xué)?？勺寣W(xué)生自學(xué),也可在教師指導(dǎo)下學(xué)習(xí).－44t/sy/cm00.40.81.21.如圖為簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖象1）振幅為

周期為

。2）0到1.2s時(shí)間內(nèi)質(zhì)點(diǎn)在

時(shí)具有最大加速度質(zhì)點(diǎn)在

時(shí)具有正向最大加速度質(zhì)點(diǎn)在

時(shí)具有負(fù)向最大速度質(zhì)點(diǎn)在

時(shí)具有最大動(dòng)能質(zhì)點(diǎn)加速度始終指向負(fù)向的時(shí)間為

s。質(zhì)點(diǎn)速度始終指向負(fù)向的時(shí)間為

。在0.2s至0.4s時(shí)間段內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)速度方向與加速度方向

。在0.4s至0.6s時(shí)間段內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)速度方向與加速度方向

。ABC質(zhì)點(diǎn)在A、B兩點(diǎn)對(duì)應(yīng)的時(shí)刻，速度關(guān)系如何？加速度關(guān)系如何？B、C兩點(diǎn)的速度加速度關(guān)系如何？參考題2.如圖是甲、乙兩個(gè)單擺做簡(jiǎn)諧振動(dòng)的圖象1）甲、乙兩個(gè)單擺的周期之比是多少？2）甲、乙兩個(gè)單擺的擺長(zhǎng)之比是多少？3）取向右的方向?yàn)榍蚱x平衡位置的位移的正方向，從t=0起，乙第一次到達(dá)左方最大位移處時(shí)，甲振動(dòng)到什么位置？向什么方向運(yùn)動(dòng)？t/sx/cm10-1002314甲乙3.如圖所示為一質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象，由圖可知（）A.質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的振幅是8cm，M、H兩點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的時(shí)間間隔為一個(gè)周期B.M、N、G、H點(diǎn)對(duì)應(yīng)的時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的速度相同C.P、Q所對(duì)應(yīng)的時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)的加速度相同D.t＝0.1s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)能正在向勢(shì)能轉(zhuǎn)化t/sx/cm4-40PNQMHG0.30.91.54.一單擺的擺長(zhǎng)為1m,擺球在t=0時(shí)刻正從平衡位置向右運(yùn)動(dòng),若g=10m/s2,則在0.8s時(shí)擺球的運(yùn)動(dòng)情況是()A.正在向左做減速運(yùn)動(dòng),加速度正在增大B.正在向左做加速運(yùn)動(dòng),加速度正在減小C.正在向右做減速運(yùn)動(dòng),加速度正在增大D.正在向右做加速運(yùn)動(dòng),加速度正在減小5.如圖甲所示是演示砂擺振動(dòng)圖象的實(shí)驗(yàn)裝置，砂擺的運(yùn)動(dòng)可看作簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。若某次實(shí)驗(yàn)中用手向外拉木板的速度是0.2m/s，木板的長(zhǎng)度是0.6m，從振動(dòng)漏斗中漏出的砂流在木板上形成的曲線如圖乙所示，則這次實(shí)驗(yàn)所用的砂擺的周期為多少？擺長(zhǎng)為多少？6.卡車在水平道路上行駛，貨物隨車廂底板上下振動(dòng)而不脫離地板。設(shè)貨物的振動(dòng)為簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，以向上的位移為正，其振動(dòng)圖象如圖所示，在圖象上取a、b、c、d四點(diǎn)，則下列說(shuō)法中正確的是（）A、a點(diǎn)對(duì)應(yīng)的時(shí)刻貨物對(duì)車廂底板的壓力最小B、b點(diǎn)對(duì)應(yīng)的時(shí)刻貨物對(duì)車廂底板的壓力最大C、c點(diǎn)對(duì)應(yīng)的時(shí)刻貨物對(duì)車廂底板的壓力最大D、d點(diǎn)對(duì)應(yīng)的時(shí)刻貨物對(duì)車廂底板的壓力等于貨物的重力txOabAcd簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的能量阻尼振動(dòng)與無(wú)阻尼振動(dòng)自由振動(dòng)與受迫振動(dòng)共振第四節(jié)受迫振動(dòng)

1.簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的能量如果沒有摩擦阻力和空氣阻力，物體在振動(dòng)過(guò)程中動(dòng)能和勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化，機(jī)械能守恒。對(duì)于給定的振動(dòng)系統(tǒng)，其做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的能量由振幅決定。振動(dòng)的動(dòng)能由振動(dòng)速度決定，振動(dòng)的勢(shì)能由振動(dòng)位移決定。2、阻尼振動(dòng)與無(wú)阻尼振動(dòng)阻尼振動(dòng)是振幅越來(lái)越小的振動(dòng)，阻尼振動(dòng)雖然振幅越來(lái)越小，但振動(dòng)周期不變。?形成阻尼振動(dòng)的原因是：振動(dòng)物體克服摩擦或其他阻力做功而逐漸減小能量。無(wú)阻尼振動(dòng)的振幅不變，是等幅振動(dòng)。?注意：無(wú)阻尼振動(dòng)不一定是無(wú)阻力振動(dòng)，因振動(dòng)有阻力，但能及時(shí)對(duì)振動(dòng)系統(tǒng)補(bǔ)充能量，振幅仍可保持不變。受迫振動(dòng)(1)受迫振動(dòng)的概念(2)驅(qū)動(dòng)力的概念(3)受迫振動(dòng)的頻率特點(diǎn)(4)受迫振動(dòng)的振幅的特點(diǎn)3、自由振動(dòng)與受迫振動(dòng)自由振動(dòng)?是外界對(duì)系統(tǒng)一次提供一定能量之后任其振動(dòng)的過(guò)程.?固有周期和固有頻率:由振動(dòng)系統(tǒng)自身的性質(zhì)所決定受迫振動(dòng)?振動(dòng)系統(tǒng)在周期性外力持續(xù)作用下進(jìn)行的振動(dòng)。驅(qū)動(dòng)力?振動(dòng)周期與周期性外力的頻率相同，即f振=f驅(qū)。?受迫振動(dòng)振幅的大小，不決定于系統(tǒng)的初始條件，而與振動(dòng)系統(tǒng)的性質(zhì)(固有角頻率、質(zhì)量)、阻尼的大小和強(qiáng)迫力的特征有關(guān)。?與外界時(shí)刻交換能量，系統(tǒng)機(jī)械能時(shí)刻變化；動(dòng)能最大時(shí)，勢(shì)能不一定最小。受迫振動(dòng)的振幅隨時(shí)間的變化4.共振(1)從實(shí)驗(yàn)認(rèn)識(shí)共振現(xiàn)象，總結(jié)產(chǎn)生共振現(xiàn)象的條件及共振現(xiàn)象的特征(2)共振現(xiàn)象的應(yīng)用與防止利用共振：使驅(qū)動(dòng)力的頻率接近直至等于振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率。應(yīng)用:共振篩、共振測(cè)速。音箱——聲音的共鳴，使悅耳的聲音加強(qiáng)，某些噪聲相對(duì)減弱。防止共振：使驅(qū)動(dòng)力的頻率遠(yuǎn)離振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率。應(yīng)用:如橋梁、高樓的固有頻率調(diào)得很低，這樣使它的頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)偏離周圍環(huán)境可能出現(xiàn)的驅(qū)動(dòng)力的頻率，避免共振現(xiàn)象發(fā)生而損壞建筑。建議：做好實(shí)驗(yàn)，媒體支持，聯(lián)系實(shí)際1.正在運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)器，當(dāng)其飛輪轉(zhuǎn)得很快時(shí)，機(jī)器的振動(dòng)并不強(qiáng)烈，切斷電源，飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)逐漸慢下來(lái)，到某一時(shí)刻t，機(jī)器反而會(huì)發(fā)生強(qiáng)烈的震動(dòng)。此后飛輪轉(zhuǎn)速繼續(xù)變慢，機(jī)器的振動(dòng)也會(huì)隨之減弱，這種現(xiàn)象說(shuō)明（C）A.在時(shí)刻t飛輪的慣性最大B.在時(shí)刻t飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率最大C.在時(shí)刻t飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率與機(jī)身的固有頻率相等發(fā)生共振D.純屬偶然現(xiàn)象，沒有規(guī)律參考題2.汽車的車身時(shí)裝在彈簧上的，這個(gè)系統(tǒng)的固有周期是1.5s。汽車在一條起伏不平的路上行駛，路上各凸起處大約都相隔8m，汽車以多大速度行駛時(shí)，汽車上下顛簸得最厲害？5.33m/s3.一砝碼和一輕彈簧構(gòu)成彈簧振子,圖1所示的裝置可用于研究該彈簧振子的受迫振動(dòng).勻速轉(zhuǎn)動(dòng)把手時(shí),曲桿給彈簧振子以驅(qū)動(dòng)力,使振子做受迫振動(dòng)。把手勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的周期就是驅(qū)動(dòng)力的周期,改變把手勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的速度就可以改變驅(qū)動(dòng)力的周期.若保持把手不動(dòng),給砝碼一向下的初速度,砝碼便做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),振動(dòng)圖線如圖2所示.當(dāng)把手以某一速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng),受迫振動(dòng)達(dá)到穩(wěn)定時(shí),砝碼的振動(dòng)圖線如圖3所示.若用T0表示彈簧振子的固有周期,T表示驅(qū)動(dòng)力的周期,Y表示受迫振動(dòng)達(dá)到穩(wěn)定后砝碼振動(dòng)的振幅,則(AC)A.由圖線可知T0=4sB.由圖線可知T0=8sC.當(dāng)T在4s附近時(shí),Y顯著增大;當(dāng)T比4s小得多或大得多時(shí),Y很小D.當(dāng)T在8s附近時(shí),Y顯著增大;當(dāng)T比8s小得多或大得多時(shí),Y很小4.鋪設(shè)鐵軌時(shí)，每?jī)筛撥壗涌p處都必須留有一定的間隙，勻速運(yùn)行列車經(jīng)過(guò)軌端接縫處時(shí)，車輪就會(huì)受到一次沖擊。由于每一根鋼軌長(zhǎng)度相等，所以這個(gè)沖擊力是周期性的，列車受到周期性的沖擊做受迫振動(dòng)。普通鋼軌長(zhǎng)為12.6m,列車固有振動(dòng)周期為0.315s。下列說(shuō)法正確的是(AD)A.列車的危險(xiǎn)速率為40m/sB.列車過(guò)橋需要減速，是為了防止列車發(fā)生共振現(xiàn)象C.列車運(yùn)行的振動(dòng)頻率和列車的固有頻率總是相等的D.增加鋼軌的長(zhǎng)度有利于列車高速運(yùn)行實(shí)驗(yàn)用單擺測(cè)定重力加速度1.該實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)：用最簡(jiǎn)單的儀器裝置和簡(jiǎn)便方法，通過(guò)精心操作，得到相當(dāng)精確的結(jié)果（該實(shí)驗(yàn)之所以重要就在于此）。2.實(shí)驗(yàn)滲透的解決問(wèn)題的方法：通過(guò)多次累積測(cè)量減少相對(duì)誤差的方法。3.對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置的要求：（1）擺球：密度大、體積小且?guī)е行目椎那颍?）擺線：長(zhǎng)約1m、質(zhì)量小且不易伸長(zhǎng)的絲線。（3）懸點(diǎn)要固定：可用夾子將擺線夾緊；也