簡諧運(yùn)動 公開課教學(xué)設(shè)計(jì)

一、簡諧運(yùn)動南靖一中黃志杰【教學(xué)目標(biāo)】1、回復(fù)力、平衡位置、機(jī)械振動2、知道什么是簡諧運(yùn)動及物體做簡諧運(yùn)動的條件。3、理解簡諧運(yùn)動在一次全振動過程中位移、回復(fù)力、加速度、速度的變化情況。4、理解簡諧運(yùn)動的對稱性及運(yùn)動過程中能量的變化?！局仉y點(diǎn)】重點(diǎn)：簡諧運(yùn)動的特征及相關(guān)物理量的變化規(guī)律。難點(diǎn)：偏離平衡位置位移的概念及一次全振動中各量的變化?！窘虒W(xué)過程】新課引入知識目標(biāo)：引入新的運(yùn)動——機(jī)械振動前面已學(xué)過的運(yùn)動：按運(yùn)動軌跡分：直線運(yùn)動 按速度特點(diǎn)分：勻變速曲線運(yùn)動 非勻變速自然界中還有一種更常見的運(yùn)動：機(jī)械振動機(jī)械振動在自然界中，經(jīng)常觀察到一些物體來回往復(fù)的運(yùn)動，如吊燈的來回?cái)[動，樹枝在微風(fēng)中的擺動，下面我們就來研究一下這些運(yùn)動具有什么特點(diǎn)。這些運(yùn)動都有一個(gè)明顯的中心位置，物體或物體的一部分都在這個(gè)中心位置兩側(cè)往復(fù)運(yùn)動。這樣的運(yùn)動稱為機(jī)械振動。當(dāng)物體不再往復(fù)運(yùn)動時(shí)，都停在這個(gè)位置，我們把這一位置稱為平衡位置。（標(biāo)出平衡位置）平衡位置是指運(yùn)動過程中一個(gè)明顯的分界點(diǎn)，一般是振動停止時(shí)靜止的位置，并不是所有往復(fù)運(yùn)動的中點(diǎn)都是平衡位置。存在平衡位置是機(jī)械運(yùn)動的必要條件，有很多運(yùn)動，盡管也是往復(fù)運(yùn)動，但并不存在明顯的平衡位置，所以并非機(jī)械振動。如：拍皮球、人來回走動注意：在運(yùn)動過程中，平衡位置受力并非一定平衡！如：小球的擺動總結(jié)：機(jī)械振動的充要條件：1、有平衡位置2、在平衡位置兩側(cè)往復(fù)運(yùn)動。自然界中還有哪些機(jī)械振動？鐘擺、心臟、活塞、昆蟲翅膀的振動、浮標(biāo)上下浮動、鋼尺的振動回復(fù)力回復(fù)力機(jī)械振動的物體，為何總是在平衡位置兩側(cè)往復(fù)運(yùn)動？結(jié)論：受到一個(gè)總是指向平衡位置的力觀察：振子在平衡位置右側(cè)時(shí)，有一個(gè)向左的力，在平衡位置左側(cè)時(shí)，有一個(gè)向右的力，這個(gè)力總是促使物體回到平衡位置?？偨Y(jié)：總是指向平衡位置，它的作用是總使振子回復(fù)到平衡位置，這樣的力我們稱之為回復(fù)力。（在平衡位置時(shí)，回復(fù)力應(yīng)該為零）回復(fù)力：使物體返回平衡位置的力，方向總是指向平衡位置。特點(diǎn)：１．是效果力。（按效果命名的力）２．可以是某個(gè)力，也可以是幾個(gè)力的合力，還可以是某個(gè)力的分力。偏離平衡位置的位移由于振子總是在平衡位置兩側(cè)移動，如果我們以平衡位置作為參考點(diǎn)來研究振子的位移就更為方便。這樣表示出的位移稱為偏離平衡位置的位移。它的大小等于物體與平衡位置之間的距離，方向由平衡位置指向物體所在位置。（由初位置指向末位置）用ｘ表示。偏離平衡位置的位移與某段時(shí)間內(nèi)位移的區(qū)別：偏離平衡位置的位移是以平衡位置為起點(diǎn)，以平衡位置為參考位置。某段時(shí)間內(nèi)的位移，是默認(rèn)以這段時(shí)間內(nèi)的初位置為起點(diǎn)。四．簡諧運(yùn)動彈簧振子。一個(gè)滑塊通過一個(gè)彈簧連在底座上，底座上有許多小孔，和一個(gè)皮管相連，對著皮管吹氣，底座上噴出的氣流會使振子浮在底座上方，從而達(dá)到減小摩擦的作用，和前面的氣墊導(dǎo)軌相似。演示：彈簧振子的運(yùn)動，結(jié)論：是機(jī)械振動。樹枝的振動，沒有什么規(guī)律可循，而彈簧的振動具有規(guī)律性。接下來研究彈簧振子振動的規(guī)律。對彈簧振子振動規(guī)律的研究：1、彈簧振子運(yùn)動過程中Ｆ與x之間的關(guān)系。大小關(guān)系：根據(jù)胡克定律，Ｆ＝k|x|方向關(guān)系：Ｆ與x方向相反，取定一正方向后可得，Ｆ＝－kx總結(jié)：Ｆ＝－kx彈簧振子運(yùn)動過程中各物理量的變化情況分析結(jié)合右圖分析振子在一次全振動中回復(fù)力Ｆ、偏離平衡位置的位移x、加速度a、速度Ｖ的大小變化情況及方向。１）Ａ→Ｏ x↓，方向由Ｏ向Ａ F↓，方向由Ａ向Ｏ a↓，方向由Ａ向Ｏ V↑，方向由Ｏ向Ａ振子做加速度不斷減小的加速運(yùn)動 A′ O A２）在O位置，x＝０，F(xiàn)＝０，a＝０，V最大；３）Ｏ→Ａ′ x↑，方向由Ｏ向Ａ′ F↑，方向由Ａ′向Ｏ a↑，方向由Ａ′向Ｏ V↓，方向由Ｏ向Ａ′振子做加速度不斷增大的減速運(yùn)動４）在Ａ′位置，x最大，F(xiàn)最大，a最大，V＝０５）Ａ′→Ｏ x↓，方向由Ｏ向Ａ′ F↓，方向由Ａ′向O a↓，方向由Ａ′向O V↑，方向由O向Ａ′振子做加速度不斷減小的加速運(yùn)動６）在O位置，x＝０，F(xiàn)＝０，a＝０，V最大；７）Ｏ→Ａ x↑，方向由Ｏ向Ａ F↑，方向由Ａ向Ｏ a↑，方向由Ａ向Ｏ V↓，方向由Ｏ向Ａ振子做加速度不斷增大的減速運(yùn)動８）在Ａ位置，x最大，F(xiàn)最大，a最大，V＝０3、簡諧運(yùn)動定義彈簧振子由于偏離平衡位置的位移和回復(fù)力具有明顯的對稱性，導(dǎo)致其速度、加速度等都具有明顯的對稱性，形成的運(yùn)動是一種簡單而和諧的運(yùn)動。我們稱之為簡諧運(yùn)動。定義：物體在跟偏離平衡位置的位移大小成正比，方向總是指向平衡位置的平衡位置的回復(fù)力作用下的振動叫簡諧運(yùn)動。條件：１．有回復(fù)力。２．Ｆ＝－kx證明豎直方向的彈簧振子的運(yùn)動是簡諧運(yùn)動。證明步驟：1、找平衡位置2、找回復(fù)力3、找F=kx4、找方向關(guān)系五、課堂小結(jié)概念：機(jī)械振動、回復(fù)力、平衡位置、偏離平衡位置的位移、簡諧運(yùn)動、簡諧運(yùn)動的特點(diǎn)方法：如何證明某個(gè)運(yùn)動是簡諧運(yùn)動六、思考題試證