振動和波-教學(xué)設(shè)計(jì)

第四講振動和波【教學(xué)目的】（正文內(nèi)容均采用宋體11號字，標(biāo)題加粗）1、知道簡諧振動的基本概念2、會判斷簡諧振動，并能求出振動周期3、了解機(jī)械波的有關(guān)知識【學(xué)習(xí)目標(biāo)】（學(xué)生填寫，老師不用考慮）1、這節(jié)課，我可以掌握的內(nèi)容是：2、這節(jié)課，我有困難掌握的內(nèi)容可能是：3、我可能有的疑問是：=1\*GB3①=2\*GB3②=3\*GB3③【課堂精講】（請老師填寫）簡諧振動的基本概念物體在跟位移大小成正比，并且總是指向平衡位置的力作用下的振動叫做簡諧振動。簡諧振動的判據(jù):物體的受力或運(yùn)動，滿足下列三條件之一者，其運(yùn)動即為簡諧運(yùn)動：①物體運(yùn)動中所受回復(fù)力應(yīng)滿足；②物體的運(yùn)動加速度滿足；③物體的運(yùn)動方程可以表示為。上述的三條并不是互相獨(dú)立的。其中條件①是基本的，由它可以導(dǎo)出另外兩個條件②和③。學(xué)法精講（2）例題精講:如圖所示是甲、乙兩個單擺做簡諧運(yùn)動的圖象，則下列說法中正確的是()A．甲、乙兩擺的振幅之比為2∶1B．t＝2s時，甲擺重力勢能達(dá)到最大，乙擺動能達(dá)到最大C．甲、乙兩擺的擺長之比為4∶1D．甲、乙兩擺擺球在最低點(diǎn)時向心加速度大小一定相等解析：選A.由圖知甲、乙兩擺的振幅分別為2cm、1cm，故選項(xiàng)A對；t＝2s時，甲擺在平衡位置處，乙擺在振動的最大位移處，故選項(xiàng)B錯；由單擺的周期公式，推出甲、乙兩擺的擺長之比為1∶4，故選項(xiàng)C錯；因擺球擺動的最大偏角未知，故選項(xiàng)D錯．（3）通關(guān)檢測：“嫦娥一號”載人飛船的成功發(fā)射，標(biāo)志著我國航天技術(shù)新的突破．如果宇航員將在地面上校準(zhǔn)的擺鐘拿到月球上去．(1)若此鐘在月球上記錄的時間是1h，那么實(shí)際的時間是多少？(2)若要在月球上使該鐘與在地面上時一樣準(zhǔn)，擺長應(yīng)如何調(diào)節(jié)？(已知g月＝eq\f(g地,6))解析：(1)設(shè)在地球上該鐘的周期為T0，在月球上該鐘的周期為T，設(shè)在月球上指示的時間為t，則在月球上該鐘在時間t內(nèi)振動的次數(shù)N＝eq\f(t,T).設(shè)在地面上振動次數(shù)N時所指示的時間為t0，則有N＝eq\f(t0,T0)，所以eq\f(t,T)＝eq\f(t0,T0)又T＝2πeq\r(\f(l,g))所以t0＝eq\f(T0,T)·t＝eq\r(\f(g月,g地))·t＝eq\f(\r(6),6)×1h＝eq\f(\r(6),6)h所以地面上的實(shí)際時間為eq\f(\r(6),6)h.(2)要使其與在地面上時走得一樣準(zhǔn)應(yīng)使T＝T0，即eq\f(l地,g地)＝eq\f(l月,g月)，l月＝eq\f(g月,g地)·l地＝eq\f(1,6)l地．應(yīng)將擺長調(diào)為原來的eq\f(1,6).判斷簡諧振動，計(jì)算振動周期學(xué)法精講（2）例題精講：一長列火車依慣性駛向傾角為a的小山上，當(dāng)列車完全停下來時，列車一部分在山上（如圖所示）。試求列車從開始上山到停下來所經(jīng)歷的時間。列車全長為L，摩擦忽略。（3）通關(guān)檢測：如圖，一正方體木塊浮在水面，因外界擾動而沿豎直方向上下振動，設(shè)木塊的邊長為l，密度為，水的密度為。（1）證明木塊作簡諧振動，并求其振動周期；（2）若已知時木塊經(jīng)過平衡位置以速度向下運(yùn)動，試求出物體的振動方程（取平衡位置為坐標(biāo)原點(diǎn)，向下為坐標(biāo)軸正方向）。機(jī)械波學(xué)法精講1、機(jī)械振動在介質(zhì)中的傳播形成的波叫做機(jī)械波。按質(zhì)點(diǎn)的振動方向和波的傳播方向之間的關(guān)系，機(jī)械波可分為橫波和縱波。波的圖象:在直角坐標(biāo)系中，橫坐標(biāo)表示媒質(zhì)中各個質(zhì)點(diǎn)的平衡位置；縱坐標(biāo)表示某一時刻各質(zhì)點(diǎn)偏離平衡位置的位移。振動圖象和波動圖象的區(qū)別波動圖象：某一時刻，各質(zhì)點(diǎn)偏離平衡位置的位移；振動圖象：表示某一質(zhì)點(diǎn)在各個時刻偏離平衡位置的位移。（2）例題精講:將一根長為100多厘米的均勻弦線，沿水平的x軸放置，拉緊并使兩端固定，現(xiàn)對離固定的右端25cm處（取該處為原點(diǎn)O，如圖1所示）的弦上一點(diǎn)施加一個沿垂直于弦線方向（即y軸方向）的擾動，其位移隨時間的變化規(guī)律如圖2所示。該擾動將沿弦線傳播而形成波（孤立的脈沖波），已知該波在弦線中的傳播速度為s，且波在傳播和反射過程中都沒有能量損失。（1）試在圖1中準(zhǔn)確地畫出自O(shè)點(diǎn)沿弦向右傳播的波在t=時的波形圖。（2）該波向右傳播到固定點(diǎn)時將發(fā)生反射，反射波向左傳播，反射點(diǎn)總是固定不動的，這可看成向右傳播的波和向左傳播的波相疊加，使反射點(diǎn)的位移始終為零。由此觀點(diǎn)出發(fā)，試在圖1中準(zhǔn)確地畫出t=時的波形圖。（3）在圖1中準(zhǔn)確地畫出t=時的波形圖。（3）通關(guān)檢測：如圖所示為聲波干涉演示儀的原理圖．兩個U形管A和B套在一起，A管兩側(cè)各有一小孔．聲波從左側(cè)小孔傳入管內(nèi)，被分成兩列頻率________的波．當(dāng)聲波分別通過A、B傳播到右側(cè)小孔時，若兩列波傳播的路程相差半個波長，則此處聲波的振幅________；若傳播的路程相差一個波長，則此處聲波的振幅________．解析：由同一波源分成的兩列波頻率相同，符合兩列機(jī)械波干涉的條件．當(dāng)兩列波的路程差等于半波長的奇數(shù)倍時，振動減弱；當(dāng)路程差等于波長的整數(shù)倍時，振動加強(qiáng)．答案：相同減小增大【課后鞏固】（請老師填寫，屬于學(xué)生課后的練習(xí)作業(yè)）結(jié)合精選練習(xí)引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、獨(dú)立思考，進(jìn)一步理解知識點(diǎn)之間的銜接，構(gòu)建完整的知識網(wǎng)絡(luò)。學(xué)生通過鞏固性的練習(xí)，進(jìn)一步消化課程內(nèi)容，從而達(dá)到熟練掌握的目的。給出題目考查的知識點(diǎn)難易度、能力層次和答案解析。1．關(guān)于彈簧振子的振動，下列說法中正確的有()A．周期與振幅有關(guān)，振幅越小，周期越小B．振子經(jīng)過平衡位置時速度為零C．在平衡位置時速度最大D．在最大位移處，因?yàn)樗俣葹榱闼约铀俣纫矠榱?．如圖所示，一根輕彈簧豎直直立在水平地面上，下端固定，在彈簧的正上方有一個物塊．物塊從高處自由下落到彈簧上端O，將彈簧壓縮，當(dāng)彈簧被壓縮了x0時，物塊的速度變?yōu)榱悖畯奈飰K與彈簧接觸開始，物塊的加速度的大小隨下降的位移x變化的圖象可能是圖中的()【參考答案】（請老師填寫，所有課后習(xí)題參考答案附在學(xué)案最后面）1．解析：選C.彈簧振子的周期取決于彈簧的勁度系數(shù)和振子的質(zhì)量，稱為固有周期，與振幅大小無關(guān)，A項(xiàng)錯誤；振子振動過程中越靠近平衡位置速度越大，在平衡位置處速度最大，最大位移處速度為零．由牛頓第二定律可知，振動過程中加速度a＝－eq\f(kx,m)，即在最大位移處加速度最大，故B、D錯誤，C項(xiàng)正確．2．解析：選D.根據(jù)題意，由能量守恒可知eq\f(1,2)kx2＝mg(h＋x)，其中k為彈簧勁度系數(shù)，h為物塊下落處距O點(diǎn)的高度，x為彈簧壓縮量．當(dāng)x＝x0時，物塊速度為0，