高中物理:11.2《简谐运动的描述》教案(新人教版选修3-4).doc

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1、简谐运动的描述教案课题简谐运动的描述课型新授课课时数1课时教学目标1、知道振幅、周期和频率的概念,知道全振动的含义。2、了解初相和相位差的概念,理解相位的物理意义。3、了解简谐运动位移方程中各量的物理意义,能依据振动方程描绘振动图象。重点难点教学重点:简谐运动的振幅、周期和频率的概念;相位的物理意义。教学难点:1、振幅和位移的联系和区别、周期和频率的联系和区别;2、对全振动概念的理解,对振动的快慢和振动物体运动的快慢的理解;3、相位的物理意义。教学过程主要内容(教师填教法或点拨的方法,学生填知识要点或反思)一、二、

2、【预习导引】上节课我们学习了简谐运动,简谐运动也是一种往复性的运动,所以研究简谐运动时我们也有必要像匀速圆周运动一样引入周期、频率等能反映其本身特点的物理量。本节课我们就来学习描述简谐运动的几个物理量。【建构新知】1.振幅演示:在铁架台上悬挂一竖直方向的弹簧振子,分别把振子从平衡位置向下拉不同的距离,让振子振动。现象:①两种情况下,弹簧振子振动的范围大小不同;②振子振动的强弱不同。在物理学中,我们用振幅来描述物体的振动强弱。(1)物理意义:振幅是描述振动的物理量。(2)定义:振动物体离开平衡位置的,叫做振动的振幅。

3、(3)单位:在国际单位制中,振幅的单位是米(m)。(4)振幅和位移的区别①振幅是指振动物体离开平衡位置的最大距离;而位移是振动物体所在位置与平衡位置之间的距离。②对于一个给定的振动,振子的位移是时刻变化的,但振幅是不变的。③位移是矢量,振幅是标量。④振幅等于最大位移的数值。2.周期和频率(1)全振动从O点开始,一次全振动的完整过程为:O→A→O→A′→O。从A点开始,一次全振动的完整过程为:A→O→A′→O→A。从A'点开始,一次全振动的完整过程为:A′→O→A→O→A用心爱心专心′。OAA′在判断是否为一次全振动

4、时不仅要看是否回到了原位置,而且到达该位置的振动状态(速度)也必须相同,才能说完成了一次全振动。只有物体振动状态再次恢复到与起始时刻完全相同时,物体才完成一次全振动。振动物体以相同的速度相继通过同一位置所经历的过程,也就是连续的两次位置和振动状态都相同时所经历的过程,叫做一次全振动。一次全振动是简谐运动的最小运动单元,振子的运动过程就是这一单元运动的不断重复。(2)周期和频率演示:在两个劲度系数不同的弹簧下挂两个质量相同的小球,让这两个弹簧振子以相同的振幅振动,观察到振子振动的快慢不同。为了描述简谐运动的快慢,引入

5、了周期和频率。①周期:做简谐运动的物体完成一次全振动所需的时间,叫做振动的周期,单位:s。②频率:单位时间内完成的全振动的次数,叫频率,单位:Hz,1Hz=1s-1。③周期和频率之间的关系:T=④研究弹簧振子的周期问题:猜想弹簧振子的振动周期可能由哪些因素决定?演示:两个不同的弹簧振子(弹簧不同,振子小球质量也不同),学生观察到:两个弹簧振子的振动不同步,说明它们的周期不相等。猜想:影响弹簧振子周期的因素可能有:振幅、振子的质量、弹簧的劲度系数。注意事项:a.秒表的正确读数及使用方法。b.应选择振子经过平衡位置的时

6、刻作为开始计时的时刻。c.振动周期的求解方法:T=,t表示发生n次全振动所用的总时间。d.给学生发秒表,全班同学同时测讲台上演示的弹簧振子的振动周期。实验验证:弹簧一端固定,另一端系着小球,让小球在竖直方向上振动。实验一:用同一弹簧振子,质量不变,振幅较小与较大时,测出振动的周期T1和T1′,并进行比较。结论:弹簧振子的振动周期与振幅大小。实验二:用同一弹簧,拴上质量较小和较大的小球,在振幅相同时,分别测出振动的周期T2和T2′,并进行比较。用心爱心专心结论:弹簧振子的振动周期与振子的质量,质量较小时,周期较。实验

7、三:保持小球的质量和振幅不变,换用劲度系数不同的弹簧,测出振动的周期T3和T3′,并进行比较。结论:弹簧振子的振动周期与弹簧的劲度系数,劲度系数较大时,周期较。通过上述实验,我们得到:弹簧振子的周期由振动系统本身的和决定,而与无关。(简谐运动的周期公式T=2π,式中m为振子的质量,k为比例常数)⑤固有周期和固有频率对一个确定的振动系统,振动的周期和频率只与振动系统本身有关,所以把周期和频率叫做固有周期和固有频率。3.相位(观察和比较两个摆长相等的单摆做简谐运动的情形)演示:将并列悬挂的两个等长的单摆(它们的振动周期

8、和频率相同),向同一侧拉起相同的很小的偏角同时释放,让它们做简谐运动。现象:两个简谐运动在同一方向同时达到位移的最大值,也同时同方向经过平衡位置,两者振动的步调一致。对于同时释放的这两个等长单摆,我们说它们的相位相同。演示:将两个单摆拉向同一侧拉起相同的很小的偏角,但不同时释放,先把第一个放开,当它运动到平衡位置时再放开第二个,让两者相差1/4周期,让它们做

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