新人教版高中物理選修3-4全冊教案

新人教版高中物理

選修3-4

全冊教案

目錄

第十一章11.1簡諧運動

第十一章11.2簡諧運動的描述

第十一章11.3簡諧運動的回復(fù)力和能量

第十一章11.4單擺

第十一章11.5外力作用下的振動

第十二章第1節(jié)《波的形成和傳播》教案

第十二章第2節(jié)《波的圖象》教案

第十二章第3節(jié)波長、頻率和波速教案

第十二章第4節(jié)《波的反射和折射》教案

第十二章第5節(jié)波的衍射教學(xué)設(shè)計

第十二章第6節(jié)波的干涉教學(xué)設(shè)計

第十二章第7節(jié)多普勒效應(yīng)教學(xué)設(shè)計

第十三章第1節(jié)光的折射教案

第十三章第2節(jié)光的干涉教案

第十三章第3節(jié)用雙縫干涉測量光的波長

第十三章第4節(jié)《光的顏色色散》教案

第十三章第5節(jié)光的衍射教案

第十三章第6節(jié)光的偏振教案

第十三章第7節(jié)全反射教學(xué)設(shè)計

第十三章第8節(jié)激光教學(xué)設(shè)計

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第十一章機械振動

一、簡諧運動教案

一、教材分析

本節(jié)內(nèi)容是機械振動的最簡單的運動形式，是學(xué)習其它振動形式的基礎(chǔ)，對學(xué)好整個振動部

分起到非常重要的作用。它從位移與時間關(guān)系的角度認識簡諧運動的特點。

二、教學(xué)目標

1.知識與技能

（1）從運動形式了解什么是機械振動、簡諧運動

（2）正確理解簡諧運動圖象的物理含義，知道簡諧運動的圖象是一條正弦或余弦曲線。

2.過程與方法

通過觀察演示實驗，概括出機械振動的特征，培養(yǎng)學(xué)生的觀察、概括能力。

三、教學(xué)重點難點

簡諧運動的位移時間圖像既是重點也是難點。

四、學(xué)情分析

在學(xué)生已學(xué)習物體運動規(guī)律的基礎(chǔ)上認識振動并不困難，但要認識簡諧振動的特點比較

困單，所以應(yīng)用實驗的方法畫出其圖像以降低學(xué)生的困難。

五、教學(xué)方法

實驗、觀察與總結(jié)

六、課前準備

彈簧振子、坐標紙、預(yù)習學(xué)案

七、課時安排1課時

八、教學(xué)過程

（一）預(yù)習檢查、總結(jié)疑惑

學(xué)生回答預(yù)習學(xué)案的內(nèi)容，提出疑惑

（二）精講點撥

1、機械振動

學(xué)生回答機械振動與其他運動相比有什么特點？

特點：往復(fù)的運動

總結(jié)：物體做機械振動時，一定受到指向中心位置的力，這個力的作用總能使物體

回到中心位置，對于彈簧振子，它是彈力。

2、彈簧振子的運動

（1）彈簧振子要一直運動下去對彈簧和振子有什么要求？

a.彈簧的質(zhì)量遠遠小于滑塊的質(zhì)量，可以忽略不計，一個輕質(zhì)彈簧聯(lián)接一

個質(zhì)點，彈簧的另一端固定，就構(gòu)成了一個彈簧振子

b.阻力太大，振子不振動，阻力很小，振子振動。我們研究在沒有阻力

的理想條件下彈簧振子的運動。

（2）平衡位置有什么特點？振動時怎樣算完成一個全振動？

對彈簧振子而言，彈簧為原長，振動方向的合力為零。

3、實驗探究

使彈簧振子振動，拉動下面的坐標紙，描出振子運動的運動圖像。用多媒體動畫模擬振

子的運動，畫出振動圖象。

4、討論并回答：簡諧運動的振動圖象是一條什么形狀的圖線呢？簡諧運動的位移指的是什

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么位移？（相對平衡位置的位移）

總結(jié)：簡諧運動的振動圖象都是正弦或余弦曲線。

提問：振動圖象在什么情況下是正弦，什么情況下是余弦？

總結(jié)：由開始計時的位置決定

圖像中這里的位移指的是什么？

總結(jié)：指向?qū)τ谄胶馕恢玫奈灰?，即位置坐標，與時刻對應(yīng)。

5、結(jié)合右圖分析振子在一次全振動中彈簧彈力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-0xI,方向由0向A

FI,方向由A向0

aI,方向由A向0

Vt,方向由0向A

振子做加速度不斷減小的加速運動

2）在0位置，x=0,F=0,a=0,V最大；

3）0-A'xt,方向由0向A'

Ft,方向由A'向0

at,方向由A'向O

VI,方向由0向A'

振子做加速度不斷增大的減速運動

4）在A'位置，x最大，F(xiàn)最大，a最大，V=0

5）A'—OxI,方向由。向A'

FI,方向由A'向0

aI,方向由A'向O

Vt，方向由0向A'

振子做加速度不斷減小的加速運動

6）在0位置，x=0,F—0,a—0,V最大；

7）O-Axt,方向由0向A

Ft,方向由A向0

at,方向由A向O

VI,方向由0向A

振子做加速度不斷增大的減速運動

8）在A位置，x最大，F(xiàn)最大，a最大，V-0

6、你對簡諧振動有什么認識？總結(jié)其運動有哪些特點？

運動的位移時間圖像為弦函數(shù)的運動稱簡諧運動。

簡諧運動是一種最簡單、最基本的振動，例彈簧振子的運動就是簡諧運動。

（三）課堂小結(jié)

本節(jié)學(xué)習了機械振動的概念，知道了簡諧振動的運動特點，其振動圖象為一條正弦

或余弦函數(shù)。

（四）反思總結(jié)，當堂檢測

（五）布置作業(yè)：問題與練習3、4

九、板書設(shè)計

一、簡諧運動

1、機械振動：平衡位置附近的往復(fù)運動

2、簡諧振動：運動的位移時間圖像為弦函數(shù)的運動稱簡諧運動。

2

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3、簡諧振動的特點：對稱性。

4、運動性質(zhì)：變加速運動。

十、教學(xué)反思

本節(jié)只是從運動的特點來認識簡諧振動，對簡諧振動的實質(zhì)還不能真正理解，需下一步繼續(xù)

學(xué)習。

11.1簡諧運動學(xué)案

課前預(yù)習學(xué)案

一、預(yù)習目標

1.初步了解什么是振動，觀察彈簧振子的構(gòu)造及在一次全振動過程中位移的變化情況.

2.知道怎樣畫出振子的位移-時間圖像，初步了解簡諧振動的特點。

二、預(yù)習內(nèi)容

1、機械振動

_______________________________________________________叫機械振動。

2、彈簧振子的構(gòu)造

①______________，②_______________。叫平衡位置。

3、、彈簧振子運動過程中位移-時間關(guān)系

為坐標原點，建立位移坐標軸。為

正，為負。建立時間軸。位移-時間圖像很像

關(guān)系。

4、、簡諧運動

如果質(zhì)點的位移與時間的關(guān)系遵從的規(guī)律，,

這樣的振動叫簡諧振動。

三、提出疑惑

課內(nèi)探究學(xué)案

一、學(xué)習目標

1、能說出彈簧振子的結(jié)構(gòu)。

2、能用實驗的方法畫出彈簧振子振動的位移時間圖像。

3、能說出簡諧振動的位移特點。

重點：簡諧振動的位移特點

二、學(xué)習過程

（一）機械振動

機械振動與其他運動相比有什么特點？

3

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（-）彈簧振子的運動

1、彈簧振子要一直運動下去對彈簧和振子有什么要求？

2、平衡位置有什么特點？振動時怎樣算完成一個全振動？

3、建立坐標系設(shè)計一種方法描繪出振子的位置隨時間變化的規(guī)律。

4、彈簧振子的位移-時間圖像有什么特點？這里的位移指的是什么？

5、結(jié)合右圖分析振子在一次全振動中彈簧彈力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-0xI,方向由0向A

FI,方向由A向0

aI,方向由A向0

Vt,方向由0向A

振子做加速度不斷減小的加速運動A,0A

2）在0位置，x=0,F=0,a=0,V最大；

3)0-A'Xt,方向由。向A'

Ft,方向由A'向。

at,方向由A'向。

VI,方向由0向A'

振子做加速度不斷增大的減速運動

4）在A'位置，X最大，F(xiàn)最大，a最大，V=0

5）A，一OxI,方向由O向A'

FI,方向由A'向0

aI,方向由A'向O

Vt,方向由0向A'

振子做加速度不斷減小的加速運動

6）在0位置，x=0,F=0,a=0,V最大；

7）O-Axt,方向由O向A

Ft,方向由A向0

at,方向由A向O

VI,方向由0向A

振子做加速度不斷增大的減速運動

8）在A位置，x最大，F(xiàn)最大，a最大，V=0

（三）簡諧振動

你對簡諧振動有什么認識？總結(jié)其運動有哪些特點?

4

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三、反思總結(jié)

四、當堂檢測

1、下列物體的運動，屬于機械振動的是

A.汽油機活塞在汽缸里的往復(fù)運動

B.人說話時聲帶的震動

C.物體做勻速圓周運動

D.小船在水中隨波浪起伏而做上下浮動

2、如圖1所示，為某簡諧運動圖像，若t=0時，質(zhì)點正經(jīng)過0點向b運動，則下列說

法正確的是()

正方向

---?

0b

圖1

A.質(zhì)點在0.7s時，質(zhì)點的位移為向左，且正在遠離平衡位置運動

B.質(zhì)點在1.5s時的位移最大，方向向左，在1.75s時，位移為1cm

C.質(zhì)點在1.2s到1.4s過程中，質(zhì)點的位移在增加，方向向左

D.質(zhì)點從1.6s到1.8s時間內(nèi)，質(zhì)點的位移正在增大，方向向右

課后練習與提高

1.如圖2所示為質(zhì)點P在0~4s內(nèi)的振動圖像，下列敘述正確的是()

5

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圖2

A.質(zhì)點在1.8s時速度向上

B.質(zhì)點在3s時速度向下

C.質(zhì)點在0.5s時和在2.5s時速度相同

D.質(zhì)點在1.5s時和在2.5s時速度相同

2.如圖3所示為某一質(zhì)點的振動圖像，由圖像可知在八和口兩時刻，質(zhì)點的速度修、v2,

加速度生、的正確關(guān)系為()

圖3

A.V1<v2,方向相同

B.vl>v2,方向相反

C.al>a2,方向相同

D.al>a2,方向相反

參考答案

當堂檢測

1、ABD2、C

課后練習與提高

1、D2、AD

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第十一章機械振動

11.2、簡諧運動的描述教案

一、教材分析

本節(jié)內(nèi)容是在上一節(jié)了解了簡諧運動的位移特點的基礎(chǔ)上，以簡諧運動為例，學(xué)習描述

振動特點的物理量，為描述其他振動奠定基礎(chǔ)。進而使學(xué)生了解不同的運動形式應(yīng)用不同的

物理量描述。是本章的重點內(nèi)容。

二、教學(xué)目標

1.知識與技能

1.知道簡諧運動的振幅、周期和頻率的含義。

2.理解周期和頻率的關(guān)系。

3.知道振動物體的固有周期和固有頻率，并正確理解與振幅無關(guān)。

2.過程與方法

通過觀察演示實驗，總結(jié)頻率與振幅無關(guān)，培養(yǎng)學(xué)生的觀察、概括能力。

三、教學(xué)重點難點

教學(xué)重點:簡諧運動的振幅、周期和頻率的概念：相位的物理意義。

教學(xué)難點：

1、振幅和位移的聯(lián)系和區(qū)別、周期和頻率的聯(lián)系和區(qū)別；

2、對全振動概念的理解，對振動的快慢和振動物體運動的快慢的理解；3、相位的物理意

義

四、學(xué)情分析

學(xué)生學(xué)習了交流電后對周期性的運動應(yīng)由周期與頻率描述并不難接受，但對振幅的意義理解

是一個新問題，因此要區(qū)分位移、振幅、路程的概念，從而使學(xué)生能夠理解振幅。

五、教學(xué)方法

思考、講授、實驗相結(jié)合。

六、課前準備

彈簧振子、預(yù)習學(xué)案

七、課時安排1課時

八、教學(xué)過程

(-)預(yù)習檢查、總結(jié)疑惑

學(xué)生回答預(yù)習學(xué)案的內(nèi)容，提出疑惑

(二)精講點撥

1.振幅

演示：在鐵架臺上懸掛一豎直方向的彈簧振子，分別把振子從平衡位置向下拉不同的距

離，讓振子振動。

現(xiàn)象：①兩種情況下，彈簧振子振動的范圍大小不同；②振子振動的強弱不同。

在物理學(xué)中，我們用振幅來描述物體的振動強弱。

(1)物理意義：振幅是描述振動的物理量。

(2)定義：振動物體離開平衡位置的,叫做振動的振幅。

(3)單位：在國際單位制中，振幅的單位是米(m)。

(4)振幅和位移的區(qū)別

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①振幅是指振動物體離開平衡位置的最大距離；而位移是振動物體所在位置與平衡位置

之間的距離。

②對于一個給定的振動，振子的位移是時刻變化的，但振幅是不變的.

③位移是矢量，振幅是標量。

④振幅等于最大位移的數(shù)值。

2.周期和頻率

(1)全振動

從O點開始，一次全振動的完整過程為：0-AfOfA'f0。從A點開始，一次全振動

的完整過程為：A-O-A'-O-Ao從A'點開始，一次全振動的完整過程為：A--0

fA—O—A'

在判斷是否為一次全振動時不僅要看是否回到了原位.AAAAAIAAA,；匕

置，而且到達該位置的振動狀態(tài)(速度)也必須相同，才能產(chǎn)附中

說完成了一次全振動。只有物體振動狀態(tài)再次恢復(fù)到與起始A'oA

時刻完全相同時，物體才完成一次全振動。

振動物體以相同的速度相繼通過同一位置所經(jīng)歷的過程，也就是連續(xù)的兩次位置和振動

狀態(tài)都相同時所經(jīng)歷的過程，叫做一次全振動。

一次全振動是簡諧運動的最小運動單元，振子的運動過程就是這一單元運動的不斷重

復(fù)。

(2)周期和頻率

演示：在兩個勁度系數(shù)不同的彈簧下掛兩個質(zhì)量相同的小球，讓這兩個彈簧振子以相同

的振幅振動，觀察到振子振動的快慢不同。

為了描述簡諧運動的快慢，引入了周期和頻率。

①周期：做簡諧運動的物體完成一次全振動所需的時間，叫做振動的周期，單位：s?

②頻率：單位時間內(nèi)完成的全振動的次數(shù)，叫頻率，單位：Hz,1HZ=1SL

③周期和頻率之間的關(guān)系：T=)

④研究彈簧振子的周期

問題：猜想彈簧振子的振動周期可能由哪些因素決定？

演示：兩個不同的彈簧振子(彈簧不同，振子小球質(zhì)量也不同)，學(xué)生觀察到：兩個彈

簧振子的振動不同步，說明它們的周期不相等。

猜想：影響彈簧振子周期的因素可能有：振幅、振子的質(zhì)量、彈簧的勁度系數(shù)。

注意事項：

a.秒表的正確讀數(shù)及使用方法。

b.應(yīng)選擇振子經(jīng)過平衡位置的時刻作為開始計時的時刻。

c.振動周期的求解方法：T=t表示發(fā)生n次全振動所用的總時間。

d.給學(xué)生發(fā)秒表，全班同學(xué)同時測講臺上演示的彈簧振子的振動周期。

實驗驗證：彈簧一端固定，另一端系著小球，讓小球在豎直方向上振動。

實驗一：用同一彈簧振子，質(zhì)量不變，振幅較小與較大時，測出振動的周期T1和T1T

并進行比較。

結(jié)論：彈簧振子的振動周期與振幅大小。

實驗二：用同一彈簧，拴上質(zhì)量較小和較大的小球，在振幅相同時，分別測出振動的周

期T2和T2，,并進行比較。

結(jié)論：彈簧振子的振動周期與振子的質(zhì)量_____，質(zhì)量較小時，周期較—。

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實驗三：保持小球的質(zhì)量和振幅不變，換用勁度系數(shù)不同的彈簧，測出振動的周期T3

和T3，，并進行比較。

結(jié)論：彈簧振子的振動周期與彈簧的勁度系數(shù)，勁度系數(shù)較大時，周期較—。

通過上述實驗，我們得到：彈簧振子的周期由振動系統(tǒng)本身的和決定,

而與無關(guān)。

⑤固有周期和固有頻率

對一個確定的振動系統(tǒng)，振動的周期和頻率只與振動系統(tǒng)本身有關(guān)，所以把周期和頻率

叫做固有周期和固有頻率。

3.相位

（觀察和比較兩個擺長相等的單擺做簡諧運動的情形）

演示：將并列懸掛的兩個等長的單擺（它們的振動周期和頻率相同），向同一側(cè)拉起相

同的很小的偏角同時釋放，讓它們做簡諧運動。

現(xiàn)象：兩個簡諧運動在同一方向同時達到位移的最大值，也同時同方向經(jīng)過平衡位置，

兩者振動的步調(diào)一致。

對于同時釋放的這兩個等長單擺，我們說它們的相位相同。

演示：將兩個單擺拉向同一側(cè)拉起相同的很小的偏角，但不同時釋放，先把第一個放開,

當它運動到平衡位置時再放開第二個，讓兩者相差三周期，讓它們做簡諧運動。

現(xiàn)象：兩者振動的步調(diào)不再一致了，當?shù)谝粋€到達另一側(cè)的最高點時，第二個小球又回

到平衡位置，而當?shù)诙€擺球到達另一方的最高點時，第一個小球又已經(jīng)返回平衡位置了。

與第一個相比，第二個總是滯后1/4周期，或者說總是滯后1/4全振動。

對于不同時釋放的這兩個等長單擺，我們說它們的相位不相同。

要詳盡地描述簡諧運動，只有周期（或頻率）和振幅是不夠的，在物理學(xué)中我們用不同

的相位來描述簡諧運動在一個全振動中所處的不同階段。

相位是表示物體振動步調(diào)的物理量，用相位來描述簡諧運動在一個全振動中所處的階

段。

4.簡諧運動的表達式

（1）簡諧運動的振動方程

既然簡諧運動的位移和時間的關(guān)系可以用正弦曲線或余弦曲線來表示，那么若以x代表

質(zhì)點對于平衡位置的位移，t代表時間，根據(jù)三角函數(shù)知識，x和t的函數(shù)關(guān)系可以寫成

x=Asin（a）t+（p）

公式中的A代表振動的振幅，3叫做圓頻率，它與頻率f之間的關(guān)系為：3=2Itf;公

式中的（3t+（p）表示簡諧運動的相位，t=0時的相位。叫做初相位，簡稱初相。

（2）兩個同頻率簡諧運動的相位差

設(shè)兩個簡諧運動的頻率相同，則據(jù)3=2"f,得到它們的圓頻率相同，設(shè)它們的初相分

別為和02,它們的相位差就是△"=（3t+02）-（at+怯）=02—

討論：

個物體運動時其相位變化多少就意味著完成了一次全振動？

（相位每增加2口就意味著發(fā)生了一次全振動）

②甲和乙兩個簡諧運動的相位差為3it/2,意味著什么？

（甲和乙兩個簡諧運動的相位差為3n/2,意味著乙總是比甲滯后3/2個周期或3/2次

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全振動）

（3）相位的應(yīng)用

（三）課堂小結(jié)

本節(jié)學(xué)習了描述簡諧振動特點的物理量：振幅、周期和頻率，知道振幅是描述振動強弱

的物理量，是最大位移的絕對值，標量，并與振動的位移與路程進行了比較，知道位移是矢

量，路程也是標量。

（四）反思總結(jié)，當堂檢測

（五）布置作業(yè)：問題與練習1、3

九、板書設(shè)計

二、簡諧運動的描述

1、振幅：

（1）物理意義：振幅是描述振動強弱的物理量。

（2）定義：振動物體離開平衡位置的最大距離，叫做振動的振幅。

（3）單位：在國際單位制中，振幅的單位是米（m）。

（4）振幅和位移的區(qū)別：位移是矢量，振幅是標量

2.周期和頻率

（1）全振動

（2）周期和頻率

①周期：做簡諧運動的物體完成一次全振動所需的時間，叫做振動的周期，單位：s。

②頻率：單位時間內(nèi)完成的全振動的次數(shù)，叫頻率，單位：Hz,lHz=ls'o

③周期和頻率之間的關(guān)系：T=|

3.相位

描述簡諧運動在一個全振動中所處的不同階段

十、教學(xué)反思

本節(jié)學(xué)習了描述簡諧振動特點的物理量：振幅、周期和頻率，知道振幅是描述振動強弱

的物理量，是最大位移的絕對值，標量，并與振動的位移與路程進行了比較，知道位移是

矢量，路程也是標量。但對運動的對稱性及全面的了解簡諧運動涉及較少，需提提醒同學(xué)

進行觀察與總結(jié)。

11.2、簡諧運動的描述學(xué)案

課前預(yù)習學(xué)案

一、預(yù)習目標

1.能說出什么是一次全振動、振幅、周期和頻率，初步認識位移和振幅的區(qū)別。

2.能寫出簡諧運動的表達式

二、預(yù)習內(nèi)容

1、彈簧振子的振幅

振動物體離開平衡位置的叫振幅，叫位移。

2,周期和頻率

______________叫一次全振動。

叫振動周期，物理符號是T,單位是s。叫振動頻

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率，物理符號為f,單位為Hz。周期與頻率的關(guān)系為.

3、什么是相位、相位差？

三、提出疑惑

課內(nèi)探究學(xué)案

一、學(xué)習目標

1、能說出振幅的物理意義，能說出振幅與位移的區(qū)別。

2、能說出振子完成一次全振動的特點，理解周期與頻率的關(guān)系。

3、理解相位的物理意義，在振動方程中能指出各物理量。

重點

各物理量的意義.

難點

相位的意義

二、學(xué)習過程

（-）振幅、位移、路程

1、什么叫振幅？振動的強弱與振幅什么關(guān)系?是矢量還是標量？

2、什么是振動質(zhì)點的位移？是矢量還是標量？對應(yīng)時間還是時刻？

3、什么是振動質(zhì)點通過的路程？

（二）周期和頻率

1、兩次經(jīng)過同一位置之間的時間間隔是一個周期嗎？你怎樣理解一個全振動？

2、設(shè)計一種方法較準確的測出彈簧振子的振動周期，改變振幅測量不同振幅下的振動

周期，并進行比較。

（三）相位

思考并討論相位的物理意義

（四）簡諧運動的表達式

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1、寫出正弦函數(shù)的數(shù)學(xué)表達式

2、寫出表達簡諧振動位移隨時間變化的函數(shù)式

3、指出式子中各對應(yīng)的物理量及各量的物理意義

4、寫出式中的3與T及f的關(guān)系

三、反思總結(jié)

四、當堂檢測

1、經(jīng)過一個周期，物體走的路程是幾倍的振幅？經(jīng)過半個周期,是否一定走2倍的振幅？

1/4個周期，是否一定走一個振幅？

2.右圖中是甲乙兩彈簧振子的振動圖象，兩振動振

幅之比為,頻率之比為一，甲和乙的相差

為_____

3、某簡諧運動的位移與時間關(guān)系為：x=O.lsin（100

口）cm,由此可知該振動的振幅是cm,

頻率是Hz,零時刻振動物體的速度與規(guī)定

正方向（填“相同”或“相反”）.

4、有一個在光滑水平面內(nèi)的彈簧振子，第一次用力

把彈簧壓縮x后釋放，第二次把彈簧壓縮2x后釋放,則先后兩次振動的周期和振幅之比分

別為多少？

5、彈簧振子以O(shè)點為平衡位置，在B、C兩點之間做簡諧振動，B、C相距20cm,某時刻

振子處于B點，經(jīng)過0.5s,振子首次到達C點，求：

（1）振子的周期和頻率（2）振子在5s末的位移的大小

（3）振子5s內(nèi)通過的路程

課后練習與提高

1.關(guān)于振幅的各種說法，正確的是（）

A.振幅是振子離開平衡位置的最大距離

B.振幅大小表示振動能量的大小

C.振幅有時為正，有時為負

12

新人教版高中物理選修3-4教案

D.振幅大，振動物體的最大加速度也一定大

2.振動的周期就是指振動物體()

A.從任一位置出發(fā)又回到這個位置所用的時間

B.從一個最大偏移位置運動到另一個最大偏移位置所用的時間

C.從某一位置出發(fā)又以同一運動方向回到這個位置所用的時間

D.經(jīng)歷了兩個振幅的時間

E.經(jīng)達了四個振幅的時間

3.做簡諧運動的物體，當物體的位移為負值時，下面說法正確的是[]

A.速度一定為正值，加速度一定為負值

B.速度一定為負值，加速度一定為正值

C.速度不一定為正值，加速度一定為正值

D.速度不一定為負值，加速度一定為正值

4.小球做簡諧運動，則下述說法正確的是[]

B.小球的加速度大小與位移成正比，方向相反

C.小球的速度大小與位移成正比，方向相反

D.小球速度的大小與位移成正比，方向可能相同也可能相反

5.一質(zhì)點做簡諧運動的振動圖象如圖2所示，質(zhì)點在哪兩段時間內(nèi)的速度與加速度方向相

同口

A.0?0.3s和0.3?0.6s

B.0.6~0.9s和0.9?1.2s

C.0?0.3s和0.9?1.2s

D.0.3?0.6s和0.9?1.2s

6、兩個同周期簡諧振動曲線如圖所示.XI的相位比X2的相位

(A)落后兀/2.(B)超前n/2.”

(C)落后兀.(D)超前兀.

7、已知某簡諧振動的振動曲線如圖所示，位移的單位為厘米；

時間單位為秒.則此簡諧振動的振動方程為：

13

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79

x=2cos住711+《兀)

(A)33

x=2cos仁兀，一《兀)

(B)33

爭2

-

x=2co3

(C)

爭2

-

x=2co3

(D)

X=2cOS^7l/-4-7l)

(E)34

8、一個作簡諧運動的質(zhì)點，先后以同樣大小的速度通過相距10cm的A、B兩點，

歷時0.5s(圖5-7).過B點后再經(jīng)過t=0.5s質(zhì)點以方向相反、大小相同的速度再次通過B

點，則質(zhì)點振動的周期是[]

A.0.5s.

B.1.0s.

C.2.Os.

D.4.Os.

AB

ii

國5-7

參考答案

當堂檢測

1、4倍、是、不是。2：1,1：1,冠2。3、0.1,相反，50

4、1：1、1：2.

5、(l)T=ls,(2)f=lhz,(3)2m

課后練習與提高

1.AB2.CE3.CD4.AB5、D6、A7、C

8、分析根據(jù)題意，由振動的對稱性可知：AB的中點(設(shè)為0)為平衡位置，A、B兩

點對稱分布于0點兩側(cè)；質(zhì)點從平衡位置0向右運動到B的時間應(yīng)為

t0B=-^-X0.5s=0.25s.

質(zhì)點從B向右到達右方極端位置(設(shè)為D)的時間

tBD=X0.5s=0.25s.

所以，質(zhì)點從0到D的時間

t0D=-T=0,25s+0.25s=0.5s.

所以T=2s.

答C.

14

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15

新人教版高中物理選修3-4教案

選修3-4

第十一章

11.3、簡諧運動的回復(fù)力和能量教案

一、教材分析

本節(jié)內(nèi)容是從動力學(xué)和能量轉(zhuǎn)換的的角度認識簡諧運動，進一步認識簡諧運動的特點，

也是本章的重點內(nèi)容之一。

二、教學(xué)目標

（一）、知識與技能

1.知道振幅越大，振動的能量（總機械能）越大；

2.對單擺，應(yīng)能根據(jù)機械能守恒定律進行定量計算；

3.對水平的彈簧振子，應(yīng)能定量地說明彈性勢能與動能的轉(zhuǎn)化；

4.知道簡諧運動的回復(fù)力特點及回復(fù)力的來源。

5.知道在什么情況下可以把實際發(fā)生的振動看作簡諧運動。

（二）、過程與方法

1.分析單擺和彈簧振子振動過程中能量的轉(zhuǎn)化情況，提高學(xué)生分析和解決問題的能力。

2.通過阻尼振動的實例分析，提高處理實際問題的能力。

（三）、情感態(tài)度與價值觀

1.簡諧運動過程中能量的相互轉(zhuǎn)化情況，對學(xué)生進行物質(zhì)世界遵循對立統(tǒng)一規(guī)律觀點

的滲透。

2.振動有多種不同類型說明各種運動形式都是普遍性下的特殊性的具體體現(xiàn)。

三、教學(xué)重點難點

教學(xué)重點

對簡諧運動中回復(fù)力的分析。

教學(xué)難點

關(guān)于簡諧運動中能量的轉(zhuǎn)化。

四、學(xué)情分析

學(xué)生對彈簧的彈力比較熟悉，對彈簧振子的受力容易接受，對回復(fù)力是運動方向的合力

也易理解，但對平衡位置合力不為零的簡諧運動較陌生，需強調(diào)對其實質(zhì)的把握。對能量的

轉(zhuǎn)換較易理解，對能量隨時間的變化規(guī)律易模糊，需認真對待。

五、教學(xué)方法

實驗、觀察與總結(jié)

六、課前準備

彈簧振子、坐標紙、預(yù)習學(xué)案

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七、課時安排1課時

八、教學(xué)過程

(-)預(yù)習檢查、總結(jié)疑惑

學(xué)生回答預(yù)習學(xué)案的內(nèi)容，提出疑惑

(二)精講點撥

1.簡諧運動的回復(fù)力

a.簡諧運動的回復(fù)力

彈簧振子振動時，回復(fù)力與位移是什么關(guān)系？

根據(jù)胡克定律，彈簧振子的回復(fù)力與位移成正比，與位移方向相反。

回復(fù)力具有這種特征的振動叫簡諧運動。

物體在跟位移大小成正比，并且總指向平衡位置的力作用下的振動，叫做簡諧運動。

式中F為回復(fù)力；x為偏離平衡位置的位移；k是常數(shù)，對于彈簧振子，k是勁度

系數(shù)，對于其它物體的簡諧運動，k是別的常數(shù)；負號表示回復(fù)力與位移的方向總相反。

b、彈簧振子的振動只是簡諧運動的一種。質(zhì)點方向所受合力如果大小與振子相對平衡位置

的位移成正比，方向與位移始終相反，這樣的振動是簡諧運動。

c、證明;豎直懸掛的彈簧振子的振動為簡諧振動

d、如圖的彈簧振子的振動為簡諧運動，位移一時間關(guān)系為x=Asinat,1

回復(fù)力S

F=-Kx,a

所以有F=-KAsinwt=_FmsinwtN

可以用不同的圖像表示上述特點..

2,簡諧運動的能量?！璊AAAA；2

演示：水平方向的彈簧振子：已知輕質(zhì)彈簧的勁度系數(shù)4MWAWe_rg為K,

k振幅為A。AoB

觀察振子的位移、速度、加速度、受力并填寫下表

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AAAO00-?BB

位移S

速度V

回復(fù)力F

加速度a

動能

勢能

總能

問題:

①彈簧振子或單擺在振幅位置時具有什么能?該能量是如何獲得的？

②振子或單擺在平衡位置時具有什么能?該能量又是如何獲得的？

③依據(jù)表格分別畫出位移、回復(fù)力、加速度、速度、動能、彈性勢能隨時間變化的函數(shù)

圖像。

（三）課堂小結(jié)

1.振動物體都具有能量，能量的大小與振幅有關(guān)。振幅越大，振動的能量也越大。

2.對簡諧運動而言，振動系統(tǒng)一旦獲得一定的機械能，振動起來，這一個能量就始終保

持不變，只發(fā)生動能與勢能的相互轉(zhuǎn)化。

3.振動系統(tǒng)由于受到外界阻尼作用，振動系統(tǒng)的能量逐漸減小，振幅逐漸減小，這種振

動叫阻尼振動，實際的振動系統(tǒng)都是阻尼振動，簡諧振動只是一種理想的模型。

（四）反思總結(jié)，當堂檢測

（五）布置作業(yè)：問題與練習2、3、4

九、板書設(shè)計

（一）、回復(fù)力

振子在質(zhì)點方向所受合力如果大小與振子相對平衡位置的位移成正比，方向與位移始

終相反，這樣的振動是簡諧運動。

（二）、簡諧運動的能量

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新人教版高中物理選修3-4教案

1.簡諧運動系統(tǒng)的機械能守恒，動能和勢能之間互相轉(zhuǎn)化.

2.機械能E=EKm=Epm

3.實際振動中系統(tǒng)機械能會不斷減少，所以簡諧運動是理想化的振動.

4.動力學(xué)物理量周期和能量變化的周期

十、教學(xué)反思

1、回復(fù)力是一種效果力，需特別強調(diào)。

2、簡諧運動系統(tǒng)的動能和勢能之間互相轉(zhuǎn)化，總機械能守恒，需無能量損失，所以是理想

狀態(tài)也許強調(diào)。

11.3、簡諧運動的回復(fù)力和能量學(xué)案

課前預(yù)習學(xué)案

一、預(yù)習目標

1、能找出彈簧振子的回復(fù)力，寫出公式表達理解物理意義.

2、初步了解簡諧振動的能量轉(zhuǎn)化，認識振動的能量與振幅有關(guān)。

二、預(yù)習內(nèi)容

1.回復(fù)力

(1)回復(fù)力的方向跟振子偏離平衡位置的位移方向，總是指向

位置，它的作用是使振子能平衡位置.

(2)做簡諧運動的彈簧振子的回復(fù)力為，式中常數(shù)k為比例系數(shù)，叫做彈簧

的;負號表示.

(3)回復(fù)力是性變化的力.

2.簡諧運動的能量的特征

(1)簡諧運動過程是一個和不斷轉(zhuǎn)化的過程，在任意時刻振動

物體的總機械能.

(2)在平衡位置，動能最,勢能最；在位移最大處，勢能最,

動能最.

(3)振動系統(tǒng)的機械能跟振幅有關(guān)，振幅越大機械能越.

三、提出疑惑

課內(nèi)探究學(xué)案

一、學(xué)習目標

1、思考彈簧振子的簡諧運動在不同位置的受力與速度情況，掌握簡諧運動的力的特征.

2、初步了解簡諧運動的動能、勢能、機械能的變化特征，能說明彈性

勢能與動能的轉(zhuǎn)化.

3、知道振幅越大，振動的總機械能越大.

4、通過同學(xué)間交流與討論的合作學(xué)習，能清晰地描繪彈簧振子完成一次全振動過程中位移、

19

新人教版高中物理選修3-4教案

回復(fù)力、加速度、速度、動能、彈性勢能、機械能的變化情況.

重點

簡諧運動的回復(fù)力及能量特征

二、學(xué)習過程

（一）、簡諧運動力的特征：回復(fù)力

1、觀察振子的運動，可以看出振子在做變速運動，請同學(xué)們分析一下振子做往復(fù)運動的

原因是什么？畫出彈簧伸長時振子的受力分析，再對彈簧被壓縮時的振子進行受力分析。分

組討論

2、寫出振子受力與位移x的關(guān)系式，并解釋物理意義。說出回復(fù)力的定義。

3、通過受力分析分析判斷豎直方向的振子的振動是否簡諧振動

4、總結(jié)：物體做簡諧振動的條件

⑴回復(fù)力是產(chǎn)生振動的必要條件之一；

⑵回復(fù)力方向總是指向平衡位置，它可以是一個力、也可以是幾個力的合力或

某個力的分力；

⑶產(chǎn)生振動的第二個必要條件是阻力足夠小。

（二）、簡諧運動的能量特征

做簡諧運動的振子在振動過程中，彈簧和振子組成的系統(tǒng)能量是怎樣轉(zhuǎn)化的，總的機械能如

何變化？

（三）、振動過程中各物理量的周期性變化4

/

對彈簧振子的一個振動周期分析各量的變化并填寫下表;個）一r

,III

III

AOB

A-000-BBB-000-AA

位移X大小

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新人教版高中物理選修3-4教案

方向

回復(fù)力大小

F方向

加速度大小

a方向

速度V大小

方向

動能

彈性勢

能

依據(jù)表格分別畫出位移、回復(fù)力、加速度、速度、動能、彈性勢能隨時間變化的函數(shù)圖像。

三、反思小結(jié)

四、當堂檢測

1、彈簧振子在光滑水平面上做簡諧運動，在振子向平衡位置運動的過程中（）

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

2、做簡諧運動的彈簧振子，每次經(jīng)過同一點a（a點在平衡位置和最大振幅之間）時（）

A.速度相同B.加速度相同C.動能相同D.勢能相同

3.如圖所示，彈簧一端固定在天花板上，另一端掛一質(zhì)量為m的物體，今托住物體使彈簧沒

有發(fā)生形變?nèi)缓髮⑽矬w無初速度釋放而做簡諧運動，在物體從開始運動到最低點的過程中物

體的重力勢能,彈性勢能,動能,（填“增大”或

“減小”）而總的機械能.

21

新人教版高中物理選修3-4教案

4、一個彈簧振子，第一次用力把彈簧壓縮x后開始振動，第二次把彈簧壓縮2x后開始振

動，則兩次振動的周期之比和最大加速度的大小之比分別為[:]

A.1：2,1：2.

B.1：1,1：1.

C.1：1,1：2.

D.1：2,1：1.

5.如圖1所示，兩木塊A和B疊放在光滑水平面上，質(zhì)量分別為m和M,A與B之間的最大

靜摩擦力為f,B與勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧連接構(gòu)成彈簧振子。為使A和B在振動過程中

不發(fā)生相對滑動，則[]

^vwwvw-B

////7////////Z/ZzZ///////////ZZZ/Z

Ei

A.它們的振幅不能大于當贄f

kM

B.它們的振幅不能大于華叨f

km

f

C.它們的最大加速度不能大于升

一一f

D.它們的最大加速度不能大于一

m

課后練習與提高

1、圖甲所示，A、B兩物體組成彈簧振子，在振動過程中，A、B始終保持相對靜止，圖乙中

能正確反映振動過程中A受摩擦力Fr與振子的位移x關(guān)系的圖線應(yīng)為（）

甲

22

新人教版高中物理選修3-4教案

乙

2、把一個小球套在光滑細桿上，球與輕彈簧相連組成彈簧振子，小球沿桿在水平方向做簡

諧運動，它圍繞平衡位置0在A、B間振動，如圖H-3-6所示.下列結(jié)論正確的是（）

2III?----1

彳1!!^

A0B

圖11-3-6

A.小球在0位置時，動能最大，加速度最小

B.小球在A、B位置時，動能最大，加速度最大

C.小球從A經(jīng)0到B的過程中，回復(fù)力一直做正功

D.小球從B到0的過程中，振動的能量不斷增加

3、如圖所示為某一質(zhì)點的振動圖象，由圖象可知在t1和t2兩時刻，質(zhì)點的速度VI、V”加

速度an@的正確關(guān)系為（

A.V1<V2,方向相同B.vi<v2,方向相反

C.ai>a2,方向相同D.ai>az,方向相反

4、如圖11-3-7所示，一彈簧振子在A、B間做簡諧運動，平衡位置為0,已知振子的質(zhì)量

為M,若振子運動到B處時將一質(zhì)量為m的物體放在M的上面，且m和M無相對運動而一起

運動，下述正確的是（）

圖11-3-7

A.振幅不變B.振幅減小

C.最大動能不變D.最大動能減少

5,做簡諧運動的彈簧振子，振子質(zhì)量為m,最大速度為v,則下列說法正確的是（）

A.從某時刻算起，在半個周期的時間內(nèi)，回復(fù)力做的功一定為零

B.從某時刻算起，在半個周期的時間內(nèi)，回復(fù)力做的功可能是零到^mv2之間的某一個值

2

C.從某一時刻算起，在半個周期的時間內(nèi)，速度變化量一定為零

D.從某一時刻算起，在半個周期的時間內(nèi)，速度變化量的大小可能是零到2V之間的某一值

6、當一彈簧振子在豎直方向上做簡諧運動時，下列說法正確的（）

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新人教版高中物理選修3-4教案

A.振子在振動過程中，速度相同時，彈簧的長度一定相等

B.振子從最低點向平衡位置運動過程中，彈簧彈力始終做負功

C.振子在振動過程中的回復(fù)力由彈簧的彈力和振子的重力的合力提供

D.振子在振動過程中，系統(tǒng)的機械能一定守恒

7、關(guān)于彈簧振子做簡諧運動時的能量，下列說法正確的有（)

A.等于在平衡位置時振子的動能

B.等于在最大位移時彈簧的彈性勢能

C.等于任意時刻振子動能與彈簧彈性

勢能之和

D.位移越大振動能量也越大

8.如圖是質(zhì)點做簡諧振動的圖像，由

此可知（）

A.t=0時，質(zhì)點的位移、速度均為零

B.t=ls時，質(zhì)點的位移為正向最大，

速度為零，加速度為負向最大

C.t=2s時，質(zhì)點的位移為零，速度為

負向最大值，加速度為零

D.質(zhì)點的振幅為5cm,周期為2s

9、如圖5-9所示，豎直懸掛圖9-12

的輕彈簧下端系著A、B兩球，其質(zhì)量mA=O.1kg、mB=O.5kg.靜止時彈簧伸長15cm.若剪斷

A、B間的細線，則A作簡諧運動時的振幅和最大加速度為多少？g=10m/s2.

BO

圖5-9

參考答案

當堂檢測

1、D2、BCD3、減小增大先