机械振动全章完美教案

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1、一、简谐运动【教学目标】1、回复力、平衡位置、机械振动2、知道什么是简谐运动及物体做简谐运动的条件。3、理解简谐运动在一次全振动过程中位移、回复力、加速度、速度的变化情况。4、理解简谐运动的对称性及运动过程中能量的变化。【重难点】重点：简谐运动的特征及相关物理量的变化规律。难点：偏离平衡位置位移的概念及一次全振动中各量的变化。【教学过程】一、新课引入：复习所学过的运动：按运动轨迹分：直线运动、曲线运动；按速度特点分：匀变速、非匀变速；自然界中还有一种更常见的运动：机械振动。二、机械振动：（mechanicalvibration）在自然界中，经常观察到一些物体来回

2、往复的运动，例如：Ø荡秋千时的来回运动；Ø人走路时，两只手臂会自然地、有节奏地前后摆动……【思考】下面我们就来研究一下这些运动具有什么特点？【回答】这些运动都有一个明显的中心位置，物体或物体的一部分都在这个中心位置两侧做往复运动。这样的运动称为机械振动，简称振动。中心位置又称为平衡位置，即当物体不再做往复运动时，所最终停下来的位置。（标出平衡位置）联系“牛一”，强调在平衡位置处时，物体所受合力为零。平衡位置是指运动过程中一个明显的分界点，一般是振动停止时静止的位置，并不是所有往复运动的中点都是平衡位置。存在平衡位置是机械运动的必要条件，有很多运动，尽管也是往复运

3、动，但并不存在明显的平衡位置，所以并非机械振动。例如：拍皮球、人来回走动。【注意】在运动过程中，平衡位置受力并非一定平衡！如：小球的摆动【总结】机械振动的充要条件：1、有平衡位置2、在平衡位置两侧往复运动。【举例】自然界中的机械振动，如：钟摆、心脏、活塞、昆虫翅膀的振动、浮标上下浮动、钢尺的振动等。三、简谐振动：1．回复力有一种玩具狗，它的头部和尾部用较软的弹簧跟身体相连。如果轻拍一下玩具狗，它便会不停地摇头晃尾起来，这就是弹簧引起的机械振动。【提问】机械振动的物体，为何总是在平衡位置两侧往复运动？（用弹簧振子做实验说明）【介绍】为了简化问题，便于分析，把有孔的

4、小球跟弹簧连接在一起，穿在一根光滑水平杆上，并把弹簧的左端固定，弹簧的质量比小球小得多，这样就组成一个弹簧振子。弹簧振子是一个物理模型。【现象】当弹簧既不拉伸也不被压缩时，小球静止在杆上的点，这时小球所受合力为零。点就是弹簧振子的平衡位置。振子在平衡位置点右侧时，有一个向左的力；在平衡位置点左侧时，有一个向右的力，这个力总是促使物体回到平衡位置。【小结】物体做机械振动时，一定受到指向平衡位置的力，这个力的作用效果总能使物体回到中心位置，这个力叫回复力。回复力是根据力的效果命名的，第20页共20页【分析】弹簧振子在振动过程中，当偏离平衡位置时，总是受到一个跟运动方

5、向（位移方向）相反、能使振子返回平衡位置的回复力，且这个回复力就是弹簧的弹力。由于弹簧发生弹性形变时，弹力跟形变量成正比，对弹簧振子来说，也就是回复力跟振子的位移成正比，而回复力总是指向平衡位置，所以回复力的方向始终与位移方向相反，它们之间的关系：其中，是一个常数，对于弹簧振子而言就是弹簧的劲度系数。负号表示回复力的方向始终跟位移的方向相反。【总结】在平衡位置时，回复力为零。回复力：使物体返回平衡位置的力，方向总是指向平衡位置。特点：1．回复力是效果按效果命名的力；2．回复力可以是某个力，也可以是几个力的合力，还可以是某个力的分力。由于振子总是在平衡位置两侧移动

6、，如果我们以平衡位置作为参考点来研究振子的位移就更为方便。这样表示出的位移称为偏离平衡位置的位移。它的大小等于物体与平衡位置之间的距离，方向由平衡位置指向物体所在位置。（由初位置指向末位置）用ｘ表示。偏离平衡位置的位移与某段时间内位移的区别：偏离平衡位置的位移是以平衡位置为起点，以平衡位置为参考位置。某段时间内的位移，是默认以这段时间内的初位置为起点。四、弹簧振子运动过程中各物理量的变化情况分析：结合右图分析振子在一次全振动中回复力、偏离平衡位置的位移、加速度、速度的大小变化情况及方向。所谓全振动，做振动的质点从某位置出发再次回到该位置，并保持与出发时相同运动方

7、向的过程称为全振动。１）Ａ→Ｏx↓，方向由Ｏ　向ＡF↓，方向由Ａ　向Ｏa↓，方向由Ａ　向ＯV↑，方向由Ｏ　向Ａ振子做加速度不断减小的加速运动A′OA２）在O位置，x＝０，F＝０，a＝０，V最大；３）Ｏ→Ａ′x↑，方向由Ｏ向Ａ′F↑，方向由Ａ′向Ｏa↑，方向由Ａ′向ＯV↓，方向由Ｏ向Ａ′振子做加速度不断增大的减速运动４）在Ａ′位置，x最大，F最大，a最大，V＝０５）Ａ′→Ｏx↓，方向由Ｏ向Ａ′F↓，方向由Ａ′向Oa↓，方向由Ａ′向OV↑，方向由O　向Ａ′振子做加速度不断减小的加速运动６）在O位置，x＝０，F＝０，a＝０，V最大；７）Ｏ→Ａx↑，方向由Ｏ向ＡF↑，方

8、向由Ａ　向Ｏa↑，方向由