高三物理一輪復(fù)習(xí)知識(shí)點(diǎn)：機(jī)械振動(dòng)

1、.2019年高三物理一輪復(fù)習(xí)知識(shí)點(diǎn)：機(jī)械振動(dòng)物理學(xué)已經(jīng)成為自然科學(xué)中最根底的學(xué)科之一。以下是查字典物理網(wǎng)為大家整理的2019年高三物理一輪復(fù)習(xí)知識(shí)點(diǎn)：機(jī)械振動(dòng)，希望大家認(rèn)真復(fù)習(xí)。一、簡諧運(yùn)動(dòng)根底目的1、回復(fù)力、平衡位置、機(jī)械振動(dòng)2、知道什么是簡諧運(yùn)動(dòng)及物體做簡諧運(yùn)動(dòng)的條件。3、理解簡諧運(yùn)動(dòng)在一次全振動(dòng)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(dòng)的對(duì)稱性及運(yùn)動(dòng)過程中能量的變化。拔高目的1、簡諧運(yùn)動(dòng)的證明豎直方向彈簧振子，水面上木塊。2、簡諧運(yùn)動(dòng)與力學(xué)的綜合題型。3、簡諧運(yùn)動(dòng)周期公式?！局仉y點(diǎn)】重點(diǎn)：簡諧運(yùn)動(dòng)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(dòng)中各

2、量的變化。一.新課引入知識(shí)目的：引入新的運(yùn)動(dòng)-機(jī)械振動(dòng)前面已學(xué)過的運(yùn)動(dòng)：按運(yùn)動(dòng)軌跡分：直線運(yùn)動(dòng)按速度特點(diǎn)分：勻變速曲線運(yùn)動(dòng)非勻變速自然界中還有一種更常見的運(yùn)動(dòng)：機(jī)械振動(dòng)二.機(jī)械振動(dòng)在自然界中，經(jīng)常觀察到一些物體來回往復(fù)的運(yùn)動(dòng)，如吊燈的來回?cái)[動(dòng)，樹枝在微風(fēng)中的擺動(dòng)，下面我們就來研究一下這些運(yùn)動(dòng)具有什么特點(diǎn)。這些運(yùn)動(dòng)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(dòng)。這樣的運(yùn)動(dòng)稱為機(jī)械振動(dòng)。當(dāng)物體不再往復(fù)運(yùn)動(dòng)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(dòng)過程中一個(gè)明顯的分界點(diǎn)，一般是振動(dòng)停頓時(shí)靜止的位置，并不是所有往復(fù)運(yùn)動(dòng)的中點(diǎn)都是平衡位置。存在平

3、衡位置是機(jī)械運(yùn)動(dòng)的必要條件，有很多運(yùn)動(dòng)，盡管也是往復(fù)運(yùn)動(dòng)，但并不存在明顯的平衡位置，所以并非機(jī)械振動(dòng)。如：拍皮球、人來回走動(dòng)注意：在運(yùn)動(dòng)過程中，平衡位置受力并非一定平衡!如：小球的擺動(dòng)總結(jié)：機(jī)械振動(dòng)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(dòng)。自然界中還有哪些機(jī)械振動(dòng)?鐘擺、心臟、活塞、昆蟲翅膀的振動(dòng)、浮標(biāo)上下浮動(dòng)、鋼尺的振動(dòng)三.回復(fù)力1回復(fù)力機(jī)械振動(dòng)的物體，為何總是在平衡位置兩側(cè)往復(fù)運(yùn)動(dòng)?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。總結(jié)：總是指向平衡位置，它的作用是總使振子回復(fù)到平衡

4、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。2偏離平衡位置的位移由于振子總是在平衡位置兩側(cè)挪動(dòng)，假如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間隔 ，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

5、位置為起點(diǎn)。四.簡諧運(yùn)動(dòng)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(duì)著皮管吹氣，底座上噴出的氣流會(huì)使振子浮在底座上方，從而到達(dá)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(dòng)，結(jié)論：是機(jī)械振動(dòng)。樹枝的振動(dòng)，沒有什么規(guī)律可循，而彈簧的振動(dòng)具有規(guī)律性。接下來研究彈簧振子振動(dòng)的規(guī)律。對(duì)彈簧振子振動(dòng)規(guī)律的研究：1、彈簧振子運(yùn)動(dòng)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(xiàn)=k|x|方向關(guān)系：F與x方向相反，取定一正方向后可得，F(xiàn)=-kx總結(jié)：F=-kx2、彈簧振子運(yùn)動(dòng)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(dòng)中回復(fù)力F、偏離平衡位置的位移x

6、、加速度a、速度V的大小變化情況及方向。1AOx，方向由O 向AF，方向由A 向Oa，方向由A 向OV，方向由O 向A振子做加速度不斷減小的加速運(yùn)動(dòng)AOA2在O位置，x=0，F(xiàn)=0，a=0，V最大;3OAx，方向由O 向AF，方向由A向Oa，方向由A向OV，方向由O 向A振子做加速度不斷增大的減速運(yùn)動(dòng)4在A位置，x最大，F(xiàn)最大，a最大，V=05AOx，方向由O 向AF，方向由A向Oa，方向由A向OV，方向由O 向A振子做加速度不斷減小的加速運(yùn)動(dòng)6在O位置，x=0，F(xiàn)=0，a=0，V最大;7OAx，方向由O 向AF，方向由A 向Oa，方向由A 向OV，方向由O 向A振子做加速度不斷增大的減速運(yùn)動(dòng)

7、8在A位置，x最大，F(xiàn)最大，a最大，V=03、簡諧運(yùn)動(dòng)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(duì)稱性，導(dǎo)致其速度、加速度等都具有明顯的對(duì)稱性，形成的運(yùn)動(dòng)是一種簡單而和諧的運(yùn)動(dòng)。我們稱之為簡諧運(yùn)動(dòng)。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(dòng)叫簡諧運(yùn)動(dòng)。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(dòng)是簡諧運(yùn)動(dòng)。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(dòng)、回復(fù)力、平衡位置、偏離平衡位置的位移、簡諧運(yùn)動(dòng)、簡諧運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)方法：如何證明某個(gè)運(yùn)動(dòng)是簡諧運(yùn)動(dòng)六、考慮題1、試證明水面上

8、木塊的振動(dòng)是簡諧運(yùn)動(dòng)2、試證明：A木塊降到最低點(diǎn)時(shí)加速度大于重力加速度g一3、如圖，m和M兩木塊通過彈簧連接，現(xiàn)將m用力下壓，欲使m彈起時(shí)，剛好M對(duì)地面壓力為0，m應(yīng)下壓的間隔 是多少?彈簧的勁度系數(shù)為k二、振幅、周期和頻率根底目的1.知道什么是一次全振動(dòng)、振幅、周期和頻率2.理解周期和頻率的關(guān)系。3.知道什么是振動(dòng)的固有周期和固有頻率4.掌握用秒表測彈簧振子周期的操作技能.拔高目的：1、知道位移和振幅的區(qū)別2、知道周期頻率和振幅無關(guān)3、知道彈簧振子的周期公式4、能利用彈簧振子的周期性解決相應(yīng)問題。【教學(xué)重難點(diǎn)】1.振幅和位移的聯(lián)絡(luò)和區(qū)別.2.通過實(shí)驗(yàn)說明周期和振幅無關(guān)【教學(xué)內(nèi)容】一、新課引入

9、觀察說明：簡諧運(yùn)動(dòng)是一種周期性運(yùn)動(dòng)，與我們學(xué)過的勻速圓周運(yùn)動(dòng)相似，所以研究簡諧運(yùn)動(dòng)時(shí)我們也有必要像勻速圓周運(yùn)動(dòng)一樣引入周期、頻率等物理量，本節(jié)課我們就來學(xué)習(xí)描繪簡諧運(yùn)動(dòng)的幾個(gè)物理量板書：振幅、周期和頻率二、振幅1.引入振幅。在鐵架臺(tái)上懸掛一豎直方向的彈簧振子，分別用大小不同的力把彈簧振子從平衡位置拉下不同的間隔 .兩種情況下，彈簧振子振動(dòng)的范圍大小不同;振子振動(dòng)的強(qiáng)弱不同.為了方便我們描繪物體振動(dòng)的強(qiáng)弱，我們引入振幅.振幅是描繪振動(dòng)強(qiáng)弱的物理量;振動(dòng)物體分開平衡位置的最大間隔 叫振幅;振幅的單位是米.2.分析振幅與位移的區(qū)別問題：振幅越大，物體的振動(dòng)越強(qiáng)，能否說物體的位移越大?物體在遠(yuǎn)離平衡位

10、置的過程中，振幅逐漸增大?a.振幅是指振動(dòng)物體分開平衡位置的最大間隔 ;而位移是振動(dòng)物體所在位置與平衡位置之間的間隔 .b.對(duì)于一個(gè)給定的振動(dòng)，振子的位移是時(shí)刻變化的，但振幅是不變的.c.位移是矢量，但振幅是標(biāo)量.d.振幅等于最大位移的數(shù)值.三、周期和頻率1、全振動(dòng)由于簡諧運(yùn)動(dòng)具有周期性，故只要研究一次完好的運(yùn)動(dòng)就可以反響全部的情況。一次完好的運(yùn)動(dòng)我們稱為一次全振動(dòng)。從A點(diǎn)開場，一次全振動(dòng)的完好過程：AOAOA兩次以同樣的速度經(jīng)過同一位置之間的時(shí)間間隔誤解：兩次經(jīng)過同一位置之間的時(shí)間間隔。2、周期和頻率做簡諧運(yùn)動(dòng)的物體完成一次全振動(dòng)所需的時(shí)間，叫做振動(dòng)的周期，單位：秒.單位時(shí)間內(nèi)完成的全振動(dòng)的

11、次數(shù)，叫頻率，單位：赫茲.周期和頻率之間的關(guān)系：T=周期和頻率都是描繪振動(dòng)快慢的物理量，周期越大，振動(dòng)越慢，頻率越大，振動(dòng)越快。四、周期和振幅無關(guān)問題：假如改變振幅，周期是否改變?實(shí)驗(yàn)：用一個(gè)大的電子鐘，改變振幅，分別記一下半分鐘內(nèi)振動(dòng)的次數(shù)。在尺上標(biāo)下平衡位置，從平衡位置開場計(jì)時(shí)結(jié)論：周期與振幅無關(guān)。周期與哪些因素有關(guān)?定性實(shí)驗(yàn)：改變振子質(zhì)量，改變彈簧勁度系數(shù)。結(jié)論：與振子質(zhì)量和彈簧有關(guān)。 推導(dǎo)：只要振子系統(tǒng)確定了，其周期就是一個(gè)固定值，不會(huì)改變!除了彈簧振子外，其他的振動(dòng)物體也具有一樣的特點(diǎn)，所以我們把一個(gè)振動(dòng)物體的周期稱之為固有周期，其頻率稱為固有頻率。生活中的現(xiàn)象：吉他弦或其他琴弦。前

12、提：音調(diào)上下是由頻率決定?，F(xiàn)象：用力撥動(dòng)琴弦，撥的幅度不同，聲音大小不同，但音調(diào)上下都一樣。即振幅不影響頻率。五、板書振動(dòng)物體分開平衡位置的最大間隔 m是標(biāo)量振幅A 表示振動(dòng)的強(qiáng)弱等于振動(dòng)物體的最大位移的絕對(duì)值做簡諧振動(dòng)的物體完成一次全振動(dòng)所用的s周期T 只有物體振動(dòng)狀態(tài)再次恢復(fù)到與起始時(shí)刻完全一樣時(shí)，物體才完成一次全振動(dòng)單位時(shí)間內(nèi)完成的全振動(dòng)的次數(shù)HzT=頻率f 當(dāng)周期T與頻率f是振動(dòng)系統(tǒng)本身的性質(zhì)決定時(shí)，叫固有周期或固有頻率小結(jié)1.振幅是振動(dòng)物體分開平衡位置的最大間隔 ;振動(dòng)物體完成一次全振動(dòng)所需要的時(shí)間叫周期;單位時(shí)間內(nèi)完成全振動(dòng)的次數(shù)叫頻率.2.當(dāng)振動(dòng)物體以一樣的速度相繼通過同一位置所

13、經(jīng)歷的過程就是一次全振動(dòng);一次全振動(dòng)是簡諧運(yùn)動(dòng)的最小運(yùn)動(dòng)單元，振子的運(yùn)動(dòng)過程就是這一單元運(yùn)動(dòng)的不斷重復(fù).3.由于物體振動(dòng)的周期和頻率只與振動(dòng)系統(tǒng)本身有關(guān)，所以也叫固有周期和固有頻率.六、課堂考慮及課后考慮題1、經(jīng)過一個(gè)周期，物體走的路程是幾倍的振幅?半個(gè)周期，是否一定走2倍的振幅?1/4個(gè)周期，是否一定走一個(gè)振幅?2、一質(zhì)點(diǎn)在平衡位置O附近做簡諧運(yùn)動(dòng)，它分開平衡位置向N點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，經(jīng)0.15 s第一次經(jīng)過N點(diǎn)，再經(jīng)過0.1 s第二次通過N點(diǎn)，那么該質(zhì)點(diǎn)的周期為多少s?該質(zhì)點(diǎn)再經(jīng)過多少s第三次經(jīng)過N點(diǎn)?3、如下圖，振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)做簡諧運(yùn)動(dòng)，先后以相等而反向的加速度經(jīng)過a、b兩點(diǎn)時(shí)，歷時(shí)2 s，過b點(diǎn)后又經(jīng)

14、2 s，仍以一樣加速度再經(jīng)b點(diǎn)，其振動(dòng)周期為_.三、簡諧運(yùn)動(dòng)的圖象1、理解振動(dòng)圖象的物理意義;2、利用振動(dòng)圖象求振動(dòng)物體的振幅、周期及任意時(shí)刻的位移;3、會(huì)將振動(dòng)圖象與振動(dòng)物體在某時(shí)刻位移與位置對(duì)應(yīng)，并學(xué)會(huì)在圖象上分析與位移x有關(guān)的物理量。速度v，加速度a，恢復(fù)力F。4、觀察砂擺演示實(shí)驗(yàn)中拉動(dòng)木板勻速運(yùn)動(dòng)，讓學(xué)生學(xué)會(huì)這是將質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的位移按時(shí)間掃描的根本實(shí)驗(yàn)方法?！局攸c(diǎn)、難點(diǎn)分析】1.重點(diǎn)：簡諧運(yùn)動(dòng)圖象的物理意義。2.難點(diǎn)：振動(dòng)圖象與振動(dòng)軌跡的區(qū)別?！窘虒W(xué)過程】一、新課引入質(zhì)點(diǎn)做直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，x-t圖象形象地說明質(zhì)點(diǎn)的位移隨時(shí)間變化的規(guī)律。假設(shè)以質(zhì)點(diǎn)的初始位置為坐標(biāo)原點(diǎn)，x表示質(zhì)點(diǎn)的位移。提問1：

15、初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)物體的位移隨時(shí)間變化規(guī)律如何?并畫出位移-時(shí)間的圖象。提問2：x-t圖象是拋物線，其圖象的橫縱坐標(biāo)、原點(diǎn)分別表示什么?物體運(yùn)動(dòng)的軌跡是什么?答2：橫軸表示時(shí)間;縱軸表示位移;坐標(biāo)原點(diǎn)表示計(jì)時(shí)、位移起點(diǎn)。物體運(yùn)動(dòng)的軌跡是直線。物體做簡諧運(yùn)動(dòng)，是周期性變化的運(yùn)動(dòng)，它的位移隨時(shí)間變化的規(guī)律又是什么樣的呢?這正是本節(jié)要解決的問題。二、圖象的形成方法1、頻閃照相前邊我們已經(jīng)知道對(duì)于頻閃照片：是每隔相等的時(shí)間，給物體照一次相，我們假設(shè)相鄰兩次閃光的時(shí)間間隔為t0，那么照片上記錄的是每隔時(shí)間t0振子所在的位置.列表、讀數(shù)，把對(duì)應(yīng)于不同時(shí)刻的位置記錄下來.第一個(gè) 周期時(shí)間t0t02t

16、03t04t05t06t0位移xmm-20.0-17.6-100.1210.417.620.0第二個(gè) 周期時(shí)間t6t07t08t09t010t011t012t0位移xmm20.017.610.40.12-10-17.6-20.0方法2：砂擺演示：下面的木板不動(dòng)，讓砂擺振動(dòng)。1.砂在木板上來回劃出一條直線，說明振動(dòng)物體僅僅只在平衡位置兩側(cè)來回運(yùn)動(dòng)，但由于各個(gè)不同時(shí)刻的位移在木板上留下的痕跡互相重疊而呈現(xiàn)為一條直線。2.砂子堆砌在一條直線上，堆砌的沙子堆，它的縱剖面是矩形嗎?學(xué)生答：砂子不是均勻分布的，中央部分即平衡位置處堆的少，在擺的兩個(gè)靜止點(diǎn)下方，砂子堆的多如圖2，因?yàn)閿[在平衡位置運(yùn)動(dòng)的最快。

17、講解：質(zhì)點(diǎn)做的是直線運(yùn)動(dòng)，但它每時(shí)刻的位移都有所不同。如何將不同時(shí)刻的位移分別顯示出來呢?演示：讓砂擺振動(dòng)，同時(shí)沿著與振動(dòng)垂直的方向勻速拉動(dòng)擺下的長木板現(xiàn)象：原先成一條直線的痕跡展開成一條曲線。二、圖象的物理意義1.x-t圖線是一條質(zhì)點(diǎn)做簡諧運(yùn)動(dòng)時(shí)，位移隨時(shí)間變化的圖象。2.振動(dòng)圖象的橫坐標(biāo)表示的是時(shí)間t，因此，它不是質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的軌跡，質(zhì)點(diǎn)只是在平衡位置的兩側(cè)來回做直線運(yùn)動(dòng)。3.振動(dòng)圖象是正弦曲線還是余弦曲線，這決定于t=0時(shí)刻的選擇。提醒學(xué)生注意，t=T/4處，位移x最大，此時(shí)位移數(shù)值為振幅A，在t=T/8角形。要強(qiáng)調(diào)圖線為正弦曲線。三、簡諧運(yùn)動(dòng)圖象描繪振動(dòng)的物理量通過圖5振動(dòng)圖象，答復(fù)直接描

18、繪量。答：振幅為5cm，周期為4s，及t=1s，x=5cm，t=4s，x=0等。1.直接描繪量：振幅A;周期T;任意時(shí)刻的位移t。2.間接描繪量：請(qǐng)學(xué)生總結(jié)答復(fù)x-t圖線上一點(diǎn)的切線的斜率等于V。例：求出上圖振動(dòng)物體的振動(dòng)頻率，角 及t=5s時(shí)的瞬時(shí)速度。請(qǐng)同學(xué)計(jì)算并答復(fù)t=5s，x=5cm處曲線的斜率為0，速度v=0。四、從振動(dòng)圖象中的x分析有關(guān)物理量v，a，F(xiàn)簡諧運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)是周期性。在回復(fù)力的作用下，物體的運(yùn)動(dòng)在空間上有往復(fù)性，即在平衡位置附近做往復(fù)的變加速或變減速運(yùn)動(dòng);在時(shí)間上有周期性，即每經(jīng)過一定時(shí)間，運(yùn)動(dòng)就要重復(fù)一次。我們能否利用振動(dòng)圖象來判斷質(zhì)點(diǎn)x，F(xiàn)，v，a的變化，它們變化的周期

19、雖相等，但變化步調(diào)不同，只有真正理解振動(dòng)圖象的物理意義，才能進(jìn)一步判斷質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)情況。例：圖6所示為一彈簧振子的振動(dòng)圖象。分析：求A，f求t=0時(shí)刻，單擺的位置;假設(shè)規(guī)定振子以偏離平衡位置向右為正，求圖中O，A，B，C，D各對(duì)應(yīng)振動(dòng)過程中的位置;t=1.5s，對(duì)質(zhì)點(diǎn)的x，F(xiàn)，v，a進(jìn)展分析。畫出3-4秒內(nèi)的圖像由振動(dòng)圖象知A=3cm，T=2s，t=0時(shí)刻從振動(dòng)圖象看，x=0，質(zhì)點(diǎn)正擺在E點(diǎn)即將向G方向運(yùn)動(dòng)。振動(dòng)圖象中的O，B，D三時(shí)刻，x=0，故擺都在E位置，A為正的最大位移處，即G處，C為負(fù)的最大位移處，即F處。t=1.5s，x=-3cm，由F=-kx，F(xiàn)與X反向，F(xiàn)X，由回復(fù)力F為正的最大

20、值，aF，并與F同向，所以a為正的最大值，C點(diǎn)切線的斜率為零，速度為零。由F= -kx，F(xiàn)=ma，分析可知：1.x0， F0， a0， F0， a0。2.x-t圖線上一點(diǎn)切線的斜率等于v;v-t圖線上一點(diǎn)切線的斜率等于a。3.x，v，a的變化周期都相等，但它們變化的步調(diào)不同。五、應(yīng)用：心電圖 地震儀繪制的圖線六、課堂小結(jié)1.簡諧運(yùn)動(dòng)的圖象表示做簡諧運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)的位移隨時(shí)間變化的關(guān)系，是一條正弦或余弦曲線曲線，不是質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的軌跡。2.從振動(dòng)圖象可以看出質(zhì)點(diǎn)的振幅、周期以及它在任意時(shí)刻的位移。3.凡與位移x有關(guān)的物理量速度v，加速度a，回復(fù)力F等都可按位移x展開，均可在圖象上得到間接描繪，為進(jìn)一步分

21、析質(zhì)點(diǎn)在某段時(shí)間內(nèi)的運(yùn)動(dòng)情況奠定根底。七、板書設(shè)計(jì)簡 1.圖象諧運(yùn) 2.物理意義：振動(dòng)物體的位移隨時(shí)間變化的規(guī)律動(dòng) 3.從圖象上直接看出的振動(dòng)情況有：的 任意時(shí)刻對(duì)平衡位置的位移，或由振動(dòng)位移斷定對(duì)應(yīng)的時(shí)刻.圖 振動(dòng)周期T，振幅A象 任意時(shí)刻回復(fù)力和加速度的方向任意時(shí)刻的速度方向4.應(yīng)用-心電圖、地震監(jiān)測儀等四、單擺1.理解單擺振動(dòng)的特點(diǎn)及它做簡諧運(yùn)動(dòng)的條件;2.觀察演示實(shí)驗(yàn)，概括出周期的影響因素，培養(yǎng)學(xué)生由實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象得出物理結(jié)論的才能。3.掌握并學(xué)會(huì)應(yīng)用單擺振動(dòng)的周期公式。【重點(diǎn)、難點(diǎn)分析】1.本課重點(diǎn)在于掌握好單擺的周期公式及其成立條件。2.本課難點(diǎn)在于單擺回復(fù)力的分析。解決方案：對(duì)于重點(diǎn)內(nèi)

22、容通過課堂穩(wěn)固練習(xí)加深印象。本課難點(diǎn)在于力的分析上，由老師畫好受力分析圖，用彩粉筆標(biāo)示，同時(shí)引導(dǎo)學(xué)生看書，這部分內(nèi)容屬于A類要求及理解內(nèi)容，只要使大部分學(xué)生能明白根本過程即可，重在強(qiáng)調(diào)最后結(jié)論?！窘虒W(xué)過程】一、單擺振動(dòng)的特點(diǎn)回復(fù)力和平衡位置1、單擺及其平衡位置一根繩子上端固定，下端系著一個(gè)球。物理上的單擺，是在一個(gè)固定的懸點(diǎn)下，用一根不可伸長的細(xì)繩，系住一個(gè)一定質(zhì)量的質(zhì)點(diǎn)，在豎直平面內(nèi)小角度地?cái)[動(dòng)。假如懸掛小球的細(xì)線的伸縮和質(zhì)量可以忽略，線長又比球的直徑大得多，這樣的裝置叫單擺.問題：為什么對(duì)單擺有上述限制要求呢?線的伸縮和質(zhì)量可以忽略-使擺線有一定的長度而無質(zhì)量，質(zhì)量全部集中在擺球上.線長比

23、球的直徑大得多，可把擺球當(dāng)作一個(gè)質(zhì)點(diǎn)，只有質(zhì)量無大小，懸線的長度就是擺長.單擺是實(shí)際擺的理想化的物理模型.另外，單擺繩要輕而長，球要小而重都是為了減少阻力。2、單擺的回復(fù)力答：單擺的回復(fù)力由繩的拉力和重力的合力來提供。分析過程：1、不可能是重力或繩子的拉力。2、不可能是重力和拉力的合力。在研究擺球沿圓弧的運(yùn)動(dòng)情況時(shí)，要以不考慮與擺球運(yùn)動(dòng)方向垂直的力，而只考慮沿?cái)[球運(yùn)動(dòng)方向的力，如圖乙所示.因?yàn)镕垂直于v，所以，我們可將重力G分解到速度v的方向及垂直于v的方向.且G1=Gsin=mgsinG2=Gcos=mgcos說明：正是沿運(yùn)動(dòng)方向的合力G1=mgsin提供了擺球擺動(dòng)的回復(fù)力.二、單擺振動(dòng)是簡

24、諧運(yùn)動(dòng)推導(dǎo)：在擺角很小時(shí)，sin=又回復(fù)力F=mgsin F=mg x表示擺球偏離平衡位置的位移，l表示單擺的擺長在擺角很小時(shí)，回復(fù)力的方向與擺球偏離平衡位置的位移方向相反，大小成正比，單擺做簡諧運(yùn)動(dòng).知道簡諧運(yùn)動(dòng)的圖象是正弦或余弦曲線，那么在擺角很小的情況下，既然單擺做的是簡諧運(yùn)動(dòng)，它振動(dòng)的圖象也是正弦或余弦曲線.三、單擺的周期1、周期與振幅無關(guān)演示1擺角小于5的情況下，把兩個(gè)擺球從不同高度釋放?，F(xiàn)象：擺球同步振動(dòng)，說明單擺振動(dòng)的周期和振幅無關(guān)。2、周期與擺球質(zhì)量無關(guān)演示2將擺長一樣，質(zhì)量不同的擺球拉到同一高度釋放?，F(xiàn)象：兩擺球擺動(dòng)是同步的，即說明單擺的周期與擺球質(zhì)量無關(guān)。那么就可以用這兩個(gè)

25、單擺去研究周期和振幅的關(guān)系了，在做之前還要明確一點(diǎn)，振幅是不是可任意取?這個(gè)實(shí)驗(yàn)主要是為研究屬于簡諧運(yùn)動(dòng)的單擺振動(dòng)的周期，所以擺角不要超過5。3、剛剛做過的兩個(gè)演示實(shí)驗(yàn)，證實(shí)了單擺振動(dòng)周期和擺球質(zhì)量、振幅無關(guān)，那么周期和什么有關(guān)?由前所說這兩個(gè)擺擺長相等，假如L不等，改變了這個(gè)條件會(huì)不會(huì)影響周期?演示3取擺長不同，兩個(gè)擺球從某一高度同時(shí)釋放，注意要5?，F(xiàn)象：兩擺振動(dòng)不同步，而且擺長越長，振動(dòng)就越慢。這說明單擺振動(dòng)和擺長有關(guān)。詳細(xì)有什么關(guān)系呢?實(shí)驗(yàn)，將擺長變?yōu)樵瓉淼乃谋?，再測周期。荷蘭物理學(xué)家通過準(zhǔn)確測量得到單擺周期公式：4、單擺周期的這種與振幅無關(guān)的性質(zhì)，叫做等時(shí)性。單擺的等時(shí)性是由伽利略首先

26、發(fā)現(xiàn)的。此處可以講一下伽利略發(fā)現(xiàn)單擺等時(shí)性的小故事。鐘擺的擺動(dòng)就具有這種性質(zhì)，擺鐘也是根據(jù)這個(gè)原理制成的，據(jù)說這種等時(shí)性最早是由伽利略從教堂的燈的擺動(dòng)發(fā)現(xiàn)的。假如條件改變了，比方說拿出擺鐘展示這個(gè)鐘走得慢了，那么就要把擺長調(diào)整一下，應(yīng)縮短L，使T減小;假如這個(gè)鐘在北京走得好好的，帶到廣州去會(huì)怎么樣?由于廣州g小于北京的g值，所以T變大，鐘也會(huì)走慢;同樣，把鐘帶到月球上鐘也會(huì)變慢。5、考慮：用空心鐵球內(nèi)部裝滿水做擺球，假設(shè)球正下方有一小孔，水不斷從孔中流出，從球內(nèi)裝滿水到水流完為止的過程中，其振動(dòng)周期的大小是_.A.不變 B.變大 C.先變大后變小再回到原值 D.先變小后變大再回到原值四、幾種非

27、常規(guī)擺1、雙線擺2、弧形槽內(nèi)的擺五、小結(jié)1.單擺是一種理想化的振動(dòng)模型，單擺振動(dòng)的回復(fù)力是由擺球重力沿圓弧切線方向的分力mgsin提供的.2.在擺角小于5時(shí)，回復(fù)力F=- x.單擺的振動(dòng)可看成簡諧運(yùn)動(dòng).3.單擺的振動(dòng)周期跟振幅、擺球質(zhì)量的大小無關(guān)，跟擺長的平方根成正比，跟重力加速度的平方根成反比，即T=2 .六、板書設(shè)計(jì)擺線-結(jié)實(shí)的不可伸長的細(xì)線，線長比球的直徑大得多擺球-選用密度大的實(shí)心球理論證明：很小時(shí)回復(fù)力F=mgsin單 單擺在擺 F與x方向相反擺 角很小時(shí) F=實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：用砂擺的圖象驗(yàn)證單擺的周期 與振幅無關(guān)-等時(shí)性T=2 與擺長的二次方根成正比與重力加速度的二次方根成反比七、考慮題

28、1.如圖為一雙線擺，二擺線長均為l，懸點(diǎn)在同一程度面上，使擺球A在垂直于紙面的方向上振動(dòng)，當(dāng)A球從平衡位置通過的同時(shí)，小球B在A球的正上方由靜止放開，小球A、B剛好正碰，那么小球B距小球A的平衡位置的間隔 等于多少?2.如右圖所示，光滑軌道的半徑為2m，C點(diǎn)為圓心正下方的點(diǎn)，A、B兩點(diǎn)與C點(diǎn)相距分別為6cm與2cm，a、b兩小球分別從A、B兩點(diǎn)由靜止同時(shí)放開，那么兩小球相碰的位置是_.A.C點(diǎn) B.C點(diǎn)右側(cè) C.C點(diǎn)左側(cè) D.不能確定3.一個(gè)擺鐘從甲地拿到乙地，它的鐘擺擺動(dòng)加快了，那么以下對(duì)此現(xiàn)象的分析及調(diào)準(zhǔn)方法的表達(dá)中正確的選項(xiàng)是_.A.g甲g乙，將擺長適當(dāng)增長 B.g甲g乙，將擺長適當(dāng)縮短

29、C.g甲4.一個(gè)單擺掛在電梯內(nèi)，發(fā)現(xiàn)單擺的周期增大為原來的2倍，可見電梯在做加速運(yùn)動(dòng)，加速度a為_.A.方向向上，大小為g/2 B.方向向上，大小為3g/4C.方向向下，大小為g/4 D.方向向下，大小為3/4g五、簡諧運(yùn)動(dòng)的能量 阻尼振動(dòng)1.知道振幅越大，振動(dòng)的能量總機(jī)械能越大;2.對(duì)單擺，應(yīng)能根據(jù)機(jī)械能守恒定律進(jìn)展定量計(jì)算;3.對(duì)程度的彈簧振子，應(yīng)能定量地說明彈性勢能與動(dòng)能的轉(zhuǎn)化;4.知道什么是阻尼振動(dòng)和阻尼振動(dòng)中能量轉(zhuǎn)化的情況.5.知道在什么情況下可以把實(shí)際發(fā)生的振動(dòng)看作簡諧運(yùn)動(dòng).【教學(xué)重點(diǎn)】1.對(duì)簡諧運(yùn)動(dòng)中能量轉(zhuǎn)化和守恒的詳細(xì)分析.2.什么是阻尼振動(dòng).【教學(xué)難點(diǎn)】關(guān)于簡諧運(yùn)動(dòng)中能量的轉(zhuǎn)

30、化.【教學(xué)過程】一、導(dǎo)入新課1.演示：取一個(gè)單擺，將其擺球拉到一定高度后釋放，觀察它的單擺擺動(dòng)，最后學(xué)生概括現(xiàn)象;2.現(xiàn)象：單擺的振幅會(huì)越來越小，最后停下來.3.老師講解引入：實(shí)際振動(dòng)的單擺為什么會(huì)停下來，今天我們就來學(xué)習(xí)這個(gè)問題.板書：簡諧運(yùn)動(dòng)的能量 阻尼振動(dòng).二、新課教學(xué)1.簡諧運(yùn)動(dòng)的能量1用多媒體模擬：程度彈簧振子在外力作用下把它拉伸，松手后所做的簡諧運(yùn)動(dòng).單擺的擺球被拉伸到某一位置后所做的簡諧運(yùn)動(dòng);如以下圖甲、乙所示2試分析彈簧振子和單擺在振動(dòng)中的能量轉(zhuǎn)化情況，并填入表格.表一：振子的運(yùn)動(dòng)AOOAAOOA能量的變化動(dòng)能增大減少增大減少勢能減少增大減少增大總能不變不變不變不變表二：單擺的

31、運(yùn)動(dòng)AOOAAOOA能量的變化動(dòng)能增大減少增大減少勢能減少增大減少增大總能不變不變不變不變3學(xué)生討論分析后，抽代表答復(fù)，并把結(jié)果填入表中.4用實(shí)物投影儀出示考慮題：彈簧振子或單擺在振幅位置時(shí)具有什么能?該能量是如何獲得的?振子或單擺在平衡位置時(shí)具有什么能?該能量又是如何獲得的?為什么在表格的總能量一欄填不變?5學(xué)生討論后得到：彈簧振子或單擺在振幅位置時(shí)具有彈性勢能或重力勢能，這些能量是由于外力對(duì)振子或擺球做功并使外界的能量轉(zhuǎn)化為彈性勢能或重力勢能儲(chǔ)存起來.在平衡位置時(shí)振子或擺球都具有動(dòng)能，這個(gè)能量是由重力勢能或彈性勢能轉(zhuǎn)化而來的.因?yàn)樵谡褡雍蛿[球的振動(dòng)過程中，只有彈力或只有重力做功，系統(tǒng)的機(jī)械

32、能守恒.6老師總結(jié)在外力的作用下，使振子或擺球振動(dòng)起來，外力對(duì)它們做的功越多，振子或擺球獲得的勢能也越大，同時(shí)振幅也越大;振子或單擺振動(dòng)起來之后，由于是簡諧運(yùn)動(dòng)，所以能量守恒，此后它的振幅將保持不變.板書：簡諧運(yùn)動(dòng)是理想化的振動(dòng)，振動(dòng)過程中系統(tǒng)的能量守恒;系統(tǒng)的能量與振幅有關(guān)，振幅越大，能量越大.7用多媒體重新展示振子和彈簧的簡諧運(yùn)動(dòng)：并讓學(xué)生畫出其運(yùn)動(dòng)的圖象：上述圖象中是錯(cuò)誤的，因?yàn)槲覀冋故镜恼駝?dòng)都是從振幅處起振的，所以不對(duì);都是正確的，之所以不同是由于所選定的正方向不同而產(chǎn)生的.三、阻尼振動(dòng)1過渡引言：上邊我們研究了簡諧運(yùn)動(dòng)中能量的轉(zhuǎn)化，對(duì)簡諧運(yùn)動(dòng)而言，一旦供給振動(dòng)系統(tǒng)以一定的能量，使它開

33、場振動(dòng)，由于機(jī)械能守恒，它就以一定的振幅永不停息地振動(dòng)下去，所以簡諧運(yùn)動(dòng)是一種理想化的振動(dòng).下邊我們來觀察兩個(gè)實(shí)際振動(dòng).2演示：實(shí)際的單擺發(fā)生的振動(dòng).敲擊音叉后音叉的振動(dòng).3學(xué)生描繪觀察到的現(xiàn)象：單擺和音叉的振幅越來越小，最后停下來.4討論并解釋現(xiàn)象在單擺和音叉的振動(dòng)過程中，不可防止地要抑制摩擦及其他阻力做功，系統(tǒng)的機(jī)械能就要損耗，振動(dòng)的振幅就會(huì)逐漸減小，機(jī)械能耗盡之時(shí)，振動(dòng)就會(huì)停下來了.5要求學(xué)生畫出上述單擺和音叉的運(yùn)動(dòng)圖象：6老師總結(jié)并板書：由于振動(dòng)系統(tǒng)受到摩擦和其他阻力，即受到阻尼作用，系統(tǒng)的機(jī)械能隨著時(shí)間而減少，同時(shí)振幅也逐漸減小，這樣的振動(dòng)叫阻尼振動(dòng).阻尼過大時(shí)，系統(tǒng)將不能發(fā)生振動(dòng);

34、阻尼越小，振幅減小得越慢.7講解：所謂阻尼是指消耗系統(tǒng)能量的因素，它主要分兩類：一類是摩擦阻尼，例如單擺運(yùn)動(dòng)時(shí)的空氣阻力等;另一類是輻射阻尼，例如音叉發(fā)聲時(shí)，一部分機(jī)械能隨聲波輻射到周圍空間，導(dǎo)致音叉振幅減小.假如外界不斷給振動(dòng)系統(tǒng)補(bǔ)充由于阻尼存在而導(dǎo)致的能量損耗，從而使振動(dòng)的振幅不變，我們把這類振動(dòng)叫無阻尼振動(dòng).無阻尼振動(dòng)也是等幅振動(dòng).8學(xué)生閱讀課文，答復(fù)在什么情況下，阻尼振動(dòng)可以作為簡諧振動(dòng)來處理?學(xué)生答：當(dāng)阻尼很小時(shí)，在一段不太長的時(shí)間內(nèi)，看不出振幅有明顯的減小，就可以把它作為簡諧運(yùn)動(dòng)來處理.四、小結(jié)1.振動(dòng)物體都具有能量，能量的大小與振幅有關(guān).振幅越大，振動(dòng)的能量也越大.2.對(duì)簡諧運(yùn)動(dòng)

35、而言，振動(dòng)系統(tǒng)一旦獲得一定的機(jī)械能，振動(dòng)起來，這一個(gè)能量就始終保持不變，只發(fā)生動(dòng)能與勢能的互相轉(zhuǎn)化.3.振動(dòng)系統(tǒng)由于受到外界阻尼作用，振動(dòng)系統(tǒng)的能量逐漸減小，振幅逐漸減小，這種振動(dòng)叫阻尼振動(dòng)，實(shí)際的振動(dòng)系統(tǒng)都是阻尼振動(dòng)，簡諧振動(dòng)只是一種理想的模型.六、受迫振動(dòng)、共振【教學(xué)目的】1.知道什么是受迫振動(dòng)，知道受迫振動(dòng)的頻率等于驅(qū)動(dòng)力的頻率.2.知道什么是共振以及發(fā)生共振的條件.3.知道共振的應(yīng)用和防止的實(shí)例.【教學(xué)重點(diǎn)】1.什么是受迫振動(dòng).2.什么是共振及產(chǎn)生共振的條件.【教學(xué)難點(diǎn)】1.物體發(fā)生共振決定于驅(qū)動(dòng)力的頻率與物體固有頻率的關(guān)系，與驅(qū)動(dòng)力大小無關(guān).2.當(dāng)f驅(qū)=f固時(shí)，物體做受迫振動(dòng)的振幅最

36、大.【教學(xué)過程】一、導(dǎo)入新課1.什么是阻尼振動(dòng)?學(xué)生答：實(shí)際的振動(dòng)系統(tǒng)不可防止地要受到摩擦阻力和其他因素的影響，系統(tǒng)的機(jī)械能損耗，導(dǎo)致振動(dòng)完全停頓，這類振動(dòng)叫阻尼振動(dòng).2.引入：同學(xué)們，我們知道，物體之所以做阻尼振動(dòng)，是由于機(jī)械能在損耗，那么假如在機(jī)械能損耗的同時(shí)我們不斷地給它補(bǔ)充能量物體的振動(dòng)情形又如何呢?本節(jié)課我們來研究有關(guān)的問題.二、新課教學(xué)1.受迫振動(dòng)1演示，用右圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置向下拉一下振子，觀察它的振動(dòng)情況.學(xué)生答：振子做的是阻尼振動(dòng).請(qǐng)一位同學(xué)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)把手，觀察振動(dòng)物體的振動(dòng)情形和剛剛有什么不同?學(xué)生答：剛剛振子振動(dòng)一會(huì)就停下來，而如今振子可以持續(xù)地振動(dòng)下去.老師問：使振子可以持

37、續(xù)振動(dòng)下去的原因是什么?學(xué)生答：是把手給了振動(dòng)系統(tǒng)一個(gè)周期性的力的作用.2通過上述演示分析后，老師總結(jié)并板書作用于振動(dòng)系統(tǒng)，使系統(tǒng)能持續(xù)地振動(dòng)下去的外力叫驅(qū)動(dòng)力.物體在外界驅(qū)動(dòng)力作用下所做的振動(dòng)叫受迫振動(dòng).3老師問：假如我們給系統(tǒng)施加一作用時(shí)間很短的驅(qū)動(dòng)力，系統(tǒng)能持續(xù)地振動(dòng)下去嗎?學(xué)生討論后得到要想使物體能持續(xù)地振動(dòng)下去，必須給振動(dòng)系統(tǒng)施加一個(gè)周期性的驅(qū)動(dòng)力作用.4同學(xué)們想一想：有哪些物體做的是受迫振動(dòng)?學(xué)生答：發(fā)動(dòng)機(jī)正在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)汽車本身的振動(dòng);正在發(fā)聲的揚(yáng)聲器紙盒的振動(dòng);飛機(jī)從房屋上飛過時(shí)窗玻璃的振動(dòng);我們聽到聲音時(shí)耳膜的振動(dòng)等.老師對(duì)學(xué)生進(jìn)展鼓勵(lì)評(píng)價(jià)，提醒學(xué)生要注意多觀察生活，并把學(xué)到的物理

38、知識(shí)聯(lián)絡(luò)實(shí)際加以應(yīng)用.5多媒體展示幾個(gè)受迫振動(dòng)的實(shí)例電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的振針;工作時(shí)縫紉機(jī)的振針;揚(yáng)聲器的紙盒;跳水比賽時(shí)，人在跳板上走過時(shí)，跳板的振動(dòng);機(jī)器底座在機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)發(fā)生的振動(dòng).6老師講：通過剛剛的學(xué)習(xí)，我們知道物體在周期性的驅(qū)動(dòng)力作用下所做的振動(dòng)叫受迫振動(dòng);那么周期性作用的驅(qū)動(dòng)力的頻率、受迫振動(dòng)的頻率、系統(tǒng)的固有頻率之間有什么關(guān)系呢?還以上圖中的裝置進(jìn)展如下演示：用不同的轉(zhuǎn)速分別勻速地轉(zhuǎn)動(dòng)把手，觀察振子的振動(dòng)快慢情況.學(xué)生表達(dá)觀察到的現(xiàn)象：當(dāng)把手轉(zhuǎn)速小時(shí)，振子振動(dòng)較慢;當(dāng)把手轉(zhuǎn)速大時(shí)，振子振動(dòng)較快.定性總結(jié)：物體做受迫振動(dòng)時(shí)，振子振動(dòng)的快慢隨驅(qū)動(dòng)力變化的快慢而變化.7老師：經(jīng)過定量實(shí)驗(yàn)證

39、明物體做受迫振動(dòng)時(shí)，振動(dòng)穩(wěn)定后的頻率等于驅(qū)動(dòng)力的頻率.受迫振動(dòng)的頻率跟物體的固有頻率沒有關(guān)系.三、共振過渡引言：受迫振動(dòng)的頻率等于驅(qū)動(dòng)力的頻率，與物體的固有頻率無關(guān)，但是假如驅(qū)動(dòng)力的頻率接近或等于物體的固有頻率時(shí)又會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象呢?1演示實(shí)驗(yàn)二介紹右圖所示的共振演示儀在一根張緊的繩子ab上掛了幾個(gè)擺，其中A、B、C的擺長相等.演示：先讓A擺擺動(dòng)，觀察在擺動(dòng)穩(wěn)定后的現(xiàn)象.學(xué)生描繪看到的現(xiàn)象.A擺動(dòng)起來后，B、C、D、E也隨之?dāng)[動(dòng)，但是它們擺動(dòng)的振幅不同，A、B、C擺動(dòng)的振幅差不多，而D擺動(dòng)的振幅最小.2出示分析考慮題a:A、B、C擺長一樣，意味著它們的固有頻率有什么關(guān)系?根據(jù)是什么?b:B、C、D、E做的是什么振