高中物理 第十一章 機(jī)械振動 第2節(jié) 簡諧運(yùn)動的描述教案 新人教版選修3-4(2021年最新整理)

1、2017-2018學(xué)年高中物理 第十一章 機(jī)械振動 第2節(jié) 簡諧運(yùn)動的描述教案 新人教版選修3-42017-2018學(xué)年高中物理 第十一章 機(jī)械振動 第2節(jié) 簡諧運(yùn)動的描述教案 新人教版選修3-4 編輯整理：尊敬的讀者朋友們：這里是精品文檔編輯中心，本文檔內(nèi)容是由我和我的同事精心編輯整理后發(fā)布的，發(fā)布之前我們對文中內(nèi)容進(jìn)行仔細(xì)校對，但是難免會有疏漏的地方，但是任然希望（2017-2018學(xué)年高中物理 第十一章 機(jī)械振動 第2節(jié) 簡諧運(yùn)動的描述教案 新人教版選修3-4）的內(nèi)容能夠給您的工作和學(xué)習(xí)帶來便利。同時也真誠的希望收到您的建議和反饋，這將是我們進(jìn)步的源泉，前進(jìn)的動力。本文可編輯可修改，如果

2、覺得對您有幫助請收藏以便隨時查閱，最后祝您生活愉快 業(yè)績進(jìn)步，以下為2017-2018學(xué)年高中物理 第十一章 機(jī)械振動 第2節(jié) 簡諧運(yùn)動的描述教案 新人教版選修3-4的全部內(nèi)容。9第二節(jié) 簡諧運(yùn)動的描述物理核心素養(yǎng)主要由“物理觀念”“科學(xué)思維”“科學(xué)探究”“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”四個方面構(gòu)成.教材分析本節(jié)學(xué)習(xí)了描述簡諧運(yùn)動的幾個物理量,是進(jìn)一步認(rèn)識簡諧運(yùn)動的基礎(chǔ)課，同時也為后續(xù)課程交流電、電磁振蕩等知識的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。由于相位的概念比較抽象，在教學(xué)中，能讓學(xué)生理解相位的物理意義，識別位移方程中各量的含義就可以了。對于基礎(chǔ)較好的學(xué)生，教師也可以介紹參考圓的方法,以幫助學(xué)生更深入地理解相位的概念。教學(xué)目

3、標(biāo):(一）物理觀念1、知道振幅、周期和頻率的概念，知道全振動的含義。2、了解初相和相位差的概念，理解相位的物理意義.3、了解簡諧運(yùn)動位移方程中各量的物理意義，能依據(jù)振動方程描繪振動圖象。（二）科學(xué)思維、科學(xué)探究1、在學(xué)習(xí)振幅、周期和頻率的過程中,培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力和解決實(shí)際問題的能力。2、學(xué)會從相位的角度分析和比較兩個簡諧運(yùn)動。（三)科學(xué)態(tài)度與責(zé)任1、每種運(yùn)動都要選取能反映其本身特點(diǎn)的物理量來描述，使學(xué)生知道不同性質(zhì)的運(yùn)動包含各自不同的特殊矛盾。2、通過對兩個簡諧運(yùn)動的超前和滯后的比較，學(xué)會用相對的方法來分析問題。教學(xué)重點(diǎn):簡諧運(yùn)動的振幅、周期和頻率的概念；相位的物理意義。教學(xué)難點(diǎn)：1、振幅和

4、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(yùn)動的快慢的理解。3、相位的物理意義.教學(xué)方法:分析類比法、講解法、實(shí)驗(yàn)探索法、多媒體教學(xué)。教學(xué)用具：cai課件、勁度系數(shù)不同的彈簧、質(zhì)量不同的小球、秒表、鐵架臺、音叉、橡皮槌；兩個相同的單擺、投影片。教學(xué)過程:（一）引入新課教師：描述勻速直線運(yùn)動的物理量有位移、時間和速度；描述勻變速直線運(yùn)動的物理量有時間、速度和加速度;描述勻速圓周運(yùn)動的物體時,引入了周期、頻率、角速度等能反映其本身特點(diǎn)的物理量。上節(jié)課我們學(xué)習(xí)了簡諧運(yùn)動，簡諧運(yùn)動也是一種往復(fù)性的運(yùn)動,所以研究簡諧運(yùn)動時我們也有必要像勻速圓周運(yùn)動一樣引入周

5、期、頻率等能反映其本身特點(diǎn)的物理量。本節(jié)課我們就來學(xué)習(xí)描述簡諧運(yùn)動的幾個物理量。（二）新課教學(xué)1、振幅如果我們要乘車,我想大家都愿意坐小汽車,而不坐拖拉機(jī)，因?yàn)橥侠瓩C(jī)比小汽車顛簸得厲害。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?，F(xiàn)象:兩種情況下,彈簧振子振動的范圍大小不同；振子振動的強(qiáng)弱不同.在物理學(xué)中，我們用振幅來描述物體的振動強(qiáng)弱。（1）物理意義：振幅是描述振動強(qiáng)弱的物理量?！具^渡句】將音叉的下部與講桌接觸，用橡皮槌敲打音叉，一次輕敲，一次重敲，聽它發(fā)出的聲音的強(qiáng)弱，比較后，加深對振幅的理解。（2）定義：振動物體離開平衡位置的最大距離,叫做

6、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。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。位移是矢量,振幅是標(biāo)量。振幅等于最大位移的數(shù)值。 2、周期和頻率(1）全振動(用多媒體展示一次全振動的四個階段）從o點(diǎn)開始，一次全振動的完整過程為：oaoao。從a點(diǎn)開始，一次全振動的完整過程為：aoaoa。從a點(diǎn)開始,一次全振動的完整過程為：aoaoa.oaa在判斷是否為一次全振動時不僅要看是否回到了原位置，而且到達(dá)該位置的振動狀態(tài)(速度)也必須相同，才能說完成了一

7、次全振動。只有物體振動狀態(tài)再次恢復(fù)到與起始時刻完全相同時，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(yùn)動的最小運(yùn)動單元，振子的運(yùn)動過程就是這一單元運(yùn)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(yùn)動的快慢，引入了周期和頻率。周期：做簡諧運(yùn)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。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=1 s1。周期

8、和頻率之間的關(guān)系：t=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，初相位相同（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(xiàng):a介紹秒表的正確讀數(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(jì)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(shí)驗(yàn)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)一：用同一彈簧振子，質(zhì)量不

9、變,振幅較小與較大時，測出振動的周期t1和t1,并進(jìn)行比較。結(jié)論：彈簧振子的振動周期與振幅大小無關(guān)。實(shí)驗(yàn)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(jìn)行比較。結(jié)論：彈簧振子的振動周期與振子的質(zhì)量有關(guān)，質(zhì)量較小時，周期較小。實(shí)驗(yàn)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(jìn)行比較。結(jié)論：彈簧振子的振動周期與彈簧的勁度系數(shù)有關(guān),勁度系數(shù)較大時,周期較小。通過上述實(shí)驗(yàn)，我們得到：彈簧振子的周期由振動系統(tǒng)本身的質(zhì)量和勁度系數(shù)決定，而與振幅無關(guān)。（簡諧運(yùn)動的周期公式t=2，式中m為振子的質(zhì)量，k為比例常數(shù)）固有周期和固有頻

10、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(yùn)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(yùn)動?，F(xiàn)象:兩個簡諧運(yùn)動在同一方向同時達(dá)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(dāng)它運(yùn)動到平衡位置時再放開第二個，讓兩者相差1/4周期，讓它們做簡諧運(yùn)動?，F(xiàn)象：兩者振動的步調(diào)不再

11、一致了,當(dāng)?shù)谝粋€到達(dá)另一側(cè)的最高點(diǎn)時，第二個小球又回到平衡位置，而當(dāng)?shù)诙€擺球到達(dá)另一方的最高點(diǎn)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(yùn)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(yùn)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(yùn)動在一個全振動中所處的階段. 4、簡諧運(yùn)動的表達(dá)式（1）簡諧運(yùn)動的振動方程既然簡諧運(yùn)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(diǎn)對于平衡位置的

12、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（t+）公式中的a代表振動的振幅，叫做圓頻率,它與頻率f之間的關(guān)系為：=2f;公式中的(t+)表示簡諧運(yùn)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(yùn)動的相位差設(shè)兩個簡諧運(yùn)動的頻率相同，則據(jù)=2f，得到它們的圓頻率相同，設(shè)它們的初相分別為1和2，它們的相位差就是 （t+2)（t+)=21討論： 一個物體運(yùn)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就意味著發(fā)生了一次全振動）甲和乙兩個簡諧運(yùn)動的相位差為3/2，意味著什么? （甲和乙兩個簡諧運(yùn)動的相位差為3/2，意味著乙總是比甲滯后3/

13、2個周期或3/2次全振動)(3）相位的應(yīng)用 例題1、兩個簡諧振動分別為x1=4asin（4bt+） 和x2=2asin（4bt+） 求它們的振幅之比、各自的頻率，以及它們的相位差.解析：據(jù)x=asin（t+）得到：a1=4a，a2=2a。又=4b及=2f得：f=2bt/sx/cmoa0.20.40.5它們的相位差是：例題2、如圖所示是a、b兩個彈簧振子的振動圖象,求它們的相位差。 解析：這兩個振動的周期相同，所以它們有確定的相位差，從圖中可以看出，b的振動比a滯后1/4周期，所以兩者的相位差是=（三)課堂小結(jié)本節(jié)課學(xué)習(xí)了描述振動的物理量振幅、周期、頻率和相位。當(dāng)振動物體以相同的速度相繼通過同一位置所經(jīng)歷的過程就是一次全振動，一次全振動是簡諧運(yùn)動的最小運(yùn)動單元，振子的運(yùn)動過程就是這一單元運(yùn)動的不斷重復(fù).振幅是描述振