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文檔簡介

簡諧運動年級:高二年級學(xué)科:高中物理(人教版)學(xué)習(xí)目標(biāo):1.知道機(jī)械振動。2.會用理想化方法構(gòu)建彈簧振子模型。3.能證明彈簧振子的位移-時間圖像是正弦曲線。4.會用圖像描述簡諧運動。任務(wù)一:認(rèn)識機(jī)械振動秋千的運動鐘擺的運動镲片的運動問題1:下面三個物體的運動有什么共同點?共同點:物體在某位置附近做周期性往復(fù)運動。任務(wù)一:認(rèn)識機(jī)械振動1.定義:我們把物體(或物體的一部分)在一個位置附近做的往復(fù)運動稱為機(jī)械振動。簡稱振動。2.特征:(1)有一個“中心位置”,也是振動物體靜止時的位置。(2)運動具有往復(fù)性。問題2:根據(jù)共同點如何對類似的運動下定義?任務(wù)二:構(gòu)建彈簧振子模型

把一個有小孔的小球連接在彈簧的一端,彈簧的另一端固定,小球放在水平面上,或者放在豎直平面內(nèi),拉動小球,然后靜止釋放,發(fā)現(xiàn)小球能夠往返運動。我們先找個代表出來看看:問題1:實際小球會逐漸停下來,怎樣才能持續(xù)運動?忽略摩擦阻力任務(wù)二:構(gòu)建彈簧振子模型

把一個有小孔的小球連接在彈簧的一端,彈簧的另一端固定,小球放在水平面上,或者放在豎直平面內(nèi),拉動小球,然后靜止釋放,發(fā)現(xiàn)小球能夠往返運動。我們先找個代表出來看看:問題2:為了方便研究,還可以忽略哪些次要因素?忽略小球的形狀和大??;忽略彈簧的質(zhì)量。任務(wù)二:構(gòu)建彈簧振子模型1.定義:小球和彈簧所組成的系統(tǒng)稱做彈簧振子,簡稱振子。理想化模型2.平衡位置:振子原來靜止時的位置。問題:彈簧振子的平衡位置一定在彈簧的原長位置嗎?振子的平衡位置不一定在彈簧原長位置,但振子在平衡位置所受的合力為零。任務(wù)三:探究彈簧振子位移與時間的關(guān)系思考:觀察振子的振動,我們?nèi)绾螌ふ覐椈烧褡游灰婆c時間的關(guān)系?問題1:如何確定小球的位置和位移?ox建立一維坐標(biāo)系,將平衡位置作為坐標(biāo)原點,并規(guī)定向右為正方向。選不同的位置為運動起點,振子運動到同一位置將會有不同的位移,為了研究方便,將平衡位置固定為初位置,那么,振子運動的位移就是相對平衡位置的位移,即質(zhì)點在某一時刻的位置坐標(biāo)。任務(wù)三:探究彈簧振子位移與時間的關(guān)系思考:觀察振子的振動,我們?nèi)绾螌ふ覐椈烧褡游灰婆c時間的關(guān)系?問題2:振子具有往復(fù)性,如何解決振子運動到同一位置對應(yīng)許多不同的時刻?ox將振子的往復(fù)運動進(jìn)行“空間展開”,建立二維坐標(biāo)系。任務(wù)三:探究彈簧振子位移與時間的關(guān)系方案一、利用頻閃照相獲取位移-時間圖像頻閃儀每隔0.05s閃光一次,閃光的瞬間振子被照亮,從而得到閃光時小球的位置,相鄰兩個位置之間的時間相隔為0.05s。拍攝時底片從下向上勻速運動,因此在底片上留下了小球和彈簧的一系列的像。任務(wù)三:探究彈簧振子位移與時間的關(guān)系建立坐標(biāo)系:坐標(biāo)原點O--平衡位置橫坐標(biāo)t--振動時間縱坐標(biāo)x--振子偏離平衡位置的位移方案一、利用頻閃照相獲取位移-時間圖像任務(wù)三:探究彈簧振子位移與時間的關(guān)系方案二、用手機(jī)連拍繪制豎直方向彈簧振子的位移-時間圖像任務(wù)三:探究彈簧振子位移與時間的關(guān)系方案二、用手機(jī)連拍繪制豎直方向彈簧振子的位移-時間圖像任務(wù)三:探究彈簧振子位移與時間的關(guān)系方案三、用傳感器繪制豎直方向彈簧振子的位移-時間圖像任務(wù)三:探究彈簧振子位移與時間的關(guān)系從以上獲得的彈簧振子的x-t圖像可以看出,小球的位移與時間的關(guān)系似乎可以用正弦函數(shù)來表示。那么我們?nèi)绾未_定彈簧振子中小球的位移與時間的關(guān)系是否遵從正弦函數(shù)規(guī)律呢?任務(wù)三:探究彈簧振子位移與時間的關(guān)系方法一:驗證法1.假定所得曲線是正弦曲線,寫出對應(yīng)的正弦函數(shù)表達(dá)式;2.在圖中選小球若干個位置,用刻度尺在圖中測量縱坐標(biāo),將每個位移對應(yīng)的振動時間代入表達(dá)式求出函數(shù)值,比較這一函數(shù)值與測量值,看是否相等,若可視為相等,則這條曲線就是正弦曲線。任務(wù)三:探究彈簧振子位移與時間的關(guān)系方法二:擬合法測量小球在各個位置的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)。把測量值輸入計算機(jī)中,作出這條曲線,看一看小球的位移—時間關(guān)系是否可以用正弦函數(shù)表示。通過仔細(xì)分析會發(fā)現(xiàn),小球位移與時間的關(guān)系是正弦函數(shù)關(guān)系。任務(wù)四:簡諧運動1.定義:如果物體的位移與時間的關(guān)系遵從正弦函數(shù)的規(guī)律,即它的振動圖像(x-t圖像)是一條正弦曲線,這樣的振動是一種簡諧運動。簡諧運動是最基本的振動。2.圖象意義:表示振子不同時刻所在的位置或者振子位移隨時間的變化規(guī)律。思考:簡諧運動的位移-時間圖像是不是質(zhì)點的軌跡?請說明理由。任務(wù)四:簡諧運

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