人教版選修34 簡諧運(yùn)動 第1課時(shí) 教案.doc

11.1簡諧運(yùn)動 教學(xué)目標(biāo)（一）知識與技能 1.知道什么是簡諧運(yùn)動以及物體在什么樣的力作用下做簡諧運(yùn)動，了解簡諧運(yùn)動的若干實(shí)例. 2.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. 3.知道簡諧運(yùn)動是一種理想化模型以及在什么條件下可以把實(shí)際發(fā)生的振動看作簡諧運(yùn)動. （二）過程與方法 1.通過對簡諧運(yùn)動中位移、回復(fù)力、加速度、速度等物理量間變化規(guī)律的綜合分析，知道各物理量之間有密切的相互依存關(guān)系，學(xué)會用聯(lián)系的觀點(diǎn)來分析問題. 2.本節(jié)中通過對彈簧振子所做簡諧運(yùn)動的分析，得到了有關(guān)簡諧運(yùn)動的一般規(guī)律性的結(jié)論，使學(xué)生知道從個(gè)別到一般的思維方法. (三) 情感態(tài)度與價(jià)值觀 1.通過物體做簡諧運(yùn)動時(shí)的回復(fù)力和慣性之間關(guān)系的教學(xué)，使學(xué)生認(rèn)識到回復(fù)力和慣性是矛盾的兩個(gè)對立面，正是這一對立面能夠使物體做簡諧運(yùn)動. 2.通過對簡諧運(yùn)動的分析，使學(xué)生知道各物理量之間的普遍聯(lián)系 教學(xué)重點(diǎn) 1.什么是簡諧運(yùn)動. 2.簡諧運(yùn)動中回復(fù)力的特點(diǎn). 3.簡諧運(yùn)動過程中的位移、回復(fù)力、加速度和速度的變化規(guī)律. 教學(xué)難點(diǎn) 物體做簡諧運(yùn)動過程中的位移、回復(fù)力、加速度、速度的變化規(guī)律. 教學(xué)方法：1.關(guān)于機(jī)械振動概念的得出，采用實(shí)驗(yàn)演示、多媒體展示、閱讀、歸納等綜合教法. 2.關(guān)于彈簧振子和簡諧運(yùn)動規(guī)律的教學(xué)，采用多媒體模擬展示，結(jié)合運(yùn)動學(xué)、動力學(xué)相關(guān)公式推導(dǎo)表對比等教學(xué)方法. 教學(xué)過程：首先用多媒體出示本節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)（一）同學(xué)們觀察動畫: 枝頭的小鳥飛離枝頭時(shí)，樹枝的檀動實(shí)驗(yàn)演示：彈簧的下面掛著一個(gè)小球，拉動小球時(shí)，小球的運(yùn)動 提出問題：（讓學(xué)生思考并回答） 1、樹枝的顫動和小球的運(yùn)動有什么共同特點(diǎn)？（都在平衡位置附近做往復(fù)運(yùn)動） 2、它們?yōu)槭裁磿鲞@樣的運(yùn)動？（受到外力的作用） 從而得出機(jī)械振動的概念： 物體在平衡位置附近所做的往復(fù)運(yùn)動，叫做機(jī)械振動，通常簡稱振動。 用多媒體演示：水平方向連接彈簧的小球和物塊的振動 提出問題（讓學(xué)生思考并回答） 1.小球和物塊誰振動的時(shí)間長，為什么？（物塊振動的時(shí)間長。小球受到摩擦阻力大，物塊受到摩擦阻力?。?2.如果物塊受到的摩擦阻力更小，其結(jié)果如何？（振動的時(shí)間會更長）3、如果摩擦阻力忽略不計(jì)，彈簧的質(zhì)量也忽略，結(jié)果如何？（將一直振動下去）從而得出彈簧振子是個(gè)理想化的物理模型。它理想就理想在： 1、物塊與水平面間的摩擦忽略不計(jì) 2、彈簧的質(zhì)量比物塊的質(zhì)量小得多也忽略不計(jì) (二) 多媒體演示橫向彈簧振子 提出問題：彈簧振子為什么會做這樣的往復(fù)運(yùn)動呢？ 通過受力分析，讓學(xué)生總結(jié)出：振子在豎直方向上受到的重力和支持力相互平衡，所以影響振子運(yùn)動的只有彈簧彈力彈力的方向始終指向平衡位置，它的作用就是使振子返回到平衡位置。根據(jù)作用效果把它叫做回復(fù)力 （三） 再次演示橫向彈簧振子的運(yùn)動 提出問題：（學(xué)生思考并回答問題） 振子在振動過程中，回復(fù)力和位移有什么樣的關(guān)系？ 通過分析得出： 1、回復(fù)力的方向與位移的方向始終相反，并且總是指向平衡位置 2、回復(fù)力的大小與位移的大小成正比 從而得到：f=-kx這個(gè)關(guān)系式在物理學(xué)中叫做胡克定律。 進(jìn)而得出簡諧運(yùn)動的概念: 物體在跟偏離平衡位置的位移大小成正比,并且總是指向平衡位置的回復(fù)力的作用下的振動,叫做簡諧運(yùn)動 讓學(xué)生分析得出:簡諧運(yùn)動的條件: f=-kx (四)用多媒體展示簡諧運(yùn)動的幾個(gè)實(shí)例: 音叉叉股上各點(diǎn)的振動是簡諧運(yùn)動 彈簧片上各點(diǎn)的振動是簡諧運(yùn)動 擺的擺錘上各點(diǎn)的振動是簡諧運(yùn)動 (五)再次演示彈簧振子的運(yùn)動 提出問題:(學(xué)生思考并回答) 振子在簡諧運(yùn)動中的加速度的大小和方向,由牛頓第二定律可知:振子的加速度大小與回復(fù)力的大小成正比,方向與回復(fù)力方向相同。 從而總結(jié)出：簡諧運(yùn)動不僅是變速運(yùn)動，而且是變加速運(yùn)動 （六）典例分析：例1：如圖所示，o點(diǎn)是水平彈簧振子的平衡位置，p和p關(guān)于o點(diǎn)對稱（opop），把振子拉到p右側(cè)某一位置由靜止釋放，則振子做簡諧運(yùn)動當(dāng)振子經(jīng)過p、p時(shí)，位移、速度、動能、勢能各是什么關(guān)系？答案：因?yàn)閛pop，所以當(dāng)振子經(jīng)過p、p時(shí)，位移大小相等，方向相反；振子經(jīng)過p點(diǎn)時(shí)彈簧的伸長量和經(jīng)過p點(diǎn)時(shí)的壓縮量相等，故系統(tǒng)具有的彈性勢能相等；在振子振動的過程中，只有彈簧彈力做功，系統(tǒng)機(jī)械能守恒，所以經(jīng)過p和p時(shí)，振子的動能相等、速度大小相等、方向可能相同，也可能相反例2：一彈簧振子在一條直線上做簡諧運(yùn)動，第一次先后經(jīng)過m、n兩點(diǎn)時(shí)速度v（v0）相同，那么，下列說法正確的是（）a振子在m、n兩點(diǎn)受合力相同b振子在m、n兩點(diǎn)對平衡位置的位移相同c振子在m、n兩點(diǎn)加速度大小相等d從m點(diǎn)到n點(diǎn)，振子先做勻加速運(yùn)動，后做勻減速運(yùn)動答案：c解析：振子經(jīng)過m、n時(shí)的速度相同，由簡諧運(yùn)動的對稱性知，m、n一定關(guān)于平衡位置對稱，所以振子經(jīng)過m、n時(shí)的位移大小相等，方向相反，b錯(cuò)誤；振子在m、n兩點(diǎn)時(shí)所受彈簧彈力大小相等，方向相反，彈簧彈力即為振子所受合力，a錯(cuò)誤；由牛頓第二定律知，經(jīng)過m、n兩點(diǎn)時(shí)，振子的加速度大小相等，方向相反，c正確；從m點(diǎn)到n點(diǎn)，振子先做加速運(yùn)動，后做減速運(yùn)動，經(jīng)過平衡位置時(shí)的速度最大，但運(yùn)動過程中振子所受合力時(shí)刻變化，所以其加速度時(shí)刻變化，簡諧運(yùn)動是非勻變速運(yùn)動，d錯(cuò)誤總結(jié)：簡諧運(yùn)動具有往復(fù)性、對稱性、周期性的特點(diǎn)其中對稱性是指：1振子經(jīng)過關(guān)于平衡位置o對稱（opop）的兩點(diǎn)p、p時(shí)，速度的大小、動能、勢能相等對平衡位置的位移大小相等2振子由p到o所用時(shí)間等于由o到p所用時(shí)間，即tpotop3振子往復(fù)過程中通過同一段路程（如op段）所用時(shí)間相等，即toptpo在位移時(shí)間圖象上，簡諧運(yùn)動的上述特點(diǎn)更為簡捷、直觀因此，常常利用位移時(shí)間圖象來分析較復(fù)雜的簡諧運(yùn)動問題課堂檢測1彈簧振子的運(yùn)動屬于下列哪一種運(yùn)動（）a勻速運(yùn)動 b勻變速運(yùn)動c非勻變速運(yùn)動 d機(jī)械振動答案：cd解析：振子在其平衡位置附近做往復(fù)運(yùn)動，由胡克定律可得，振子所受彈簧的彈力大小和方向均做周期性變化，因此，振子的加速度大小和方向也做周期性變化，所以，彈簧振子的運(yùn)動是非勻變速運(yùn)動2關(guān)于振幅，下列敘述中正確的是（）a振幅是振動物體離開平衡位置的最大位移，它是矢量b振幅是表示振動強(qiáng)弱的物理量c振幅增大，周期也必然增大，而頻率減小d做簡諧運(yùn)動的物體，其頻率是固定的，與振幅無關(guān)答案：bd解析：振幅是振動物體離開平衡位置的最大距離，是標(biāo)量，a錯(cuò)誤；振幅是表示振動強(qiáng)弱的物理量，b正確；周期和頻率由振動系統(tǒng)本身決定，和振幅無關(guān)，c錯(cuò)誤、d正確3一個(gè)彈簧振子在a、b間做簡諧運(yùn)動，o是平衡位置，以某時(shí)刻作為計(jì)時(shí)零點(diǎn)，經(jīng)過1/4周期，振子具有正方向的最大加速度，那么下圖所示四個(gè)圖象中正確反映振動情況的圖象是（）答案：d解析：經(jīng)過，振子具有正方向的最大加速度，說明時(shí)刻振子位于負(fù)方向最大位移處，d正確4一個(gè)做簡諧運(yùn)動的物體，在24 s內(nèi)共完成60次全振動，其振動的周期為_ s，頻率為_ hz答案：0.42.5解析：ts0.4 s，fhz2.5 hz5一個(gè)做簡諧運(yùn)動的質(zhì)點(diǎn)，其振幅是4 cm，頻率是2.5 hz，若從平衡位置開始經(jīng)過2 s，質(zhì)點(diǎn)完成了_次全振動，質(zhì)點(diǎn)的位移為_，通過的路程是_答案：500.8 m解析：ts0.4 s，一個(gè)周期內(nèi)完成一次全振動，所以2 s內(nèi)完成