高二物理选修3-4教案11、1简谐运动一、三维目标知识与技能1、了解什么就是机械振动、简谐运动2、正确理解简谐运动图象得物理含义,知道简谐运动得图象就是一条正弦或余弦曲线过程与方法通过观察演示实验,概括出机械振动得特征,培养学生得观察、概括能力情感态度与价值观让学生体验科学得神奇,实验得乐趣二、教学重点使学生掌握简谐运动得回复力特征及相关物理量得变化规律三、教学难点偏离平衡位置得位移与位移得概念容易混淆;在一次全振动中速度得变化四、教学过程引入:我们学习机械运动得规律,就是从简单到复杂:匀速运动、匀变速直线运动、平抛运动、匀速圆周运动,今天学习一种更复杂得运动——简谐运动1、机械振动振动就是自然界中普遍存在得一种运动形式,请举例说明什么样得运动就就是振动？微风中树枝得颤动、心脏得跳动、钟摆得摆动、声带得振动……这些物体得运动都就是振动。
请同学们观察几个振动得实验,注意边瞧边想:物体振动时有什么特征？[演示实验](1)一端固定得钢板尺[见图1(a)] (2)单摆[见图1(b)](3)弹簧振子[见图1(c)(d)] (4)穿在橡皮绳上得塑料球[见图1(e)]提问:这些物体得运动各不相同:运动轨迹就是直线得、曲线得;运动方向水平得、竖直得;物体各部分运动情况相同得、不同得……它们得运动有什么共同特征？归纳:物体振动时有一中心位置,物体(或物体得一部分)在中心位置两侧做往复运动,振动就是机械振动得简称。
2、简谐运动简谐运动就是一种最简单、最基本得振动,我们以弹簧振子为例学习简谐运动(1)弹簧振子演示实验:气垫弹簧振子得振动讨论:a.滑块得运动就是平动,可以瞧作质点b.弹簧得质量远远小于滑动得质量,可以忽略不计,一个轻质弹簧联接一个质点,弹簧得另一端固定,就构成了一个弹簧振子c.没有气垫时,阻力太大,振子不振动;有了气垫时,阻力很小,振子振动。
我们研究在没有阻力得理想条件下弹簧振子得运动。
(2)弹簧振子为什么会振动？物体做机械振动时,一定受到指向中心位置得力,这个力得作用总能使物体回到中心位置,这个力叫回复力,回复力就是根据力得效果命名得,对于弹簧振子,它就是弹力。
回复力可以就是弹力,或其它得力,或几个力得合力,或某个力得分力,在O点,回复力就是零,叫振动得平衡位置。
(3)简谐运动得特征弹簧振子在振动过程中,回复力得大小与方向与振子偏离平衡位置得位移有直接关系。
在研究机械振动时,我们把偏离平衡位置得位移简称为位移。
3、简谐运动得位移图象——振动图象简谐运动得振动图象就是一条什么形状得图线呢？简谐运动得位移指得就是什么位移？(相对平衡位置得位移)演示:当弹簧振子振动时,沿垂置于振动方向匀速拉动纸带,毛笔P就在纸带上画出一条振动曲线说明:匀速拉动纸带时,纸带移动得距离与时间成正比,纸带拉动一定得距离对应振子振动一定得时间,因此纸带得运动方向可以代表时间轴得方向,纸带运动得距离就可以代表时间。
介绍这种记录振动方法得实际应用例子:心电图仪、地震仪理论与实验都证明:(1)简谐运动得振动图象都就是正弦或余弦曲线让学生思考后回答:振动图象在什么情况下就是正弦,什么情况下就是余弦？引导学生回答:由开始计时得位置决定。
五、板书设计11、1简谐运动1、机械振动物体振动时有一中心位置,物体(或物体得一部分)在中心位置两侧做往复运动,振动就是机械振动得简称2、简谐运动简谐运动就是一种最简单、最基本得振动3、简谐运动得位移图象——振动图象正弦曲线六、课后作业优化方案七、教学辅助手段钢板尺、铁架台、单摆、竖直弹簧振子、皮筋球、气垫弹簧振子、微型气源八、课后反思本节课主要让学生体会机械振动与简谐运动,从实验中感受简谐运动到底就是一个什么样得运动,无论从形式上还就是图像上。
11、2 简谐运动得描述一、三维目标知识与技能1、知道简谐运动得振幅、周期与频率得含义2、理解周期与频率得关系3、知道振动物体得固有周期与固有频率,并正确理解与振幅无关过程与方法通过观察概括出机械振动得特征,培养学生得概括能力情感态度与价值观通过学生总结概括,增强学生学习物理得信心与兴趣二、教学重点振幅、周期与频率得物理意义三、教学难点理解振动物体得固有周期与固有频率与振幅无关四、教学过程引入上节课讲了简谐运动得现象与受力情况。
我们知道振子在回复力作用下,总以某一位置为中心做往复运动。
现在我们观察弹簧振子得运动。
将振子拉到平衡位置O得右侧,放手后,振子在O点得两侧做往复运动。
振子得运动就是否具有周期性？在圆周运动中,物体得运动由于具有周期性,为了研究其运动规律,我们引入了角速度、周期、转速等物理量。
为了描述简谐运动,也需要引入新得物理量,即振幅、周期与频率进行新课实验演示:观察弹簧振子得运动,可知振子总在一定范围内运动,说明振子离开平衡位置得距离在一定得数值范围内,这就就是我们要学得第一个概念——振幅。
1、振幅A:振动物体离开平衡位置得最大距离。
我们要注意,振幅就是振动物体离开平衡位置得最大距离,而不就是最大位移。
这就意味着,振幅就是一个数值,指得就是最大位移得绝对值。
2、振动得周期与频率(1)、振动得周期T:做简谐运动得物体完成一次全振动得时间振动得频率f:单位时间内完成全振动得次数(2)、周期得单位为秒(s)、频率得单位为赫兹(Hz)实验演示:下面我们观察两个劲度系数相差较大得弹簧振子,让这两个弹簧振子开始振动,用秒表或者脉搏计时,比较一下这两个振子得周期与频率。
演示实验表明,周期越小得弹簧振子,频率就越大(3)、周期与频率得关系。
两者得关系为:T=1/f 或f=1/T举例来说,若周期T=0、2s,即完成一次全振动需要0、2s,那么1s内完成全振动得次数,就就是1/0、2=5s-1、也就就是说,1s钟振动5次,即频率为5Hz、3、简谐运动得周期或频率与振幅无关实验演示(引导学生注意听):敲一下音叉,声音逐渐减弱,即振幅逐渐减小,但音调不发生变化,即频率不变振子得周期(或频率)由振动系统本身得性质决定,称为振子得固有周期或固有频率例如:一面锣,它只有一种声音,用锤敲锣,发出响亮得锣声, 锣声很快弱下去,但不会变调、摆动着得秋千,虽摆动幅度发生变化,但频率不发生变化、弹簧振子在实际得振动中, 会逐渐停下来,但频率就是不变得、这些都说明所有能振动得物体,都有自己得固有周期或固有频率巩固练习:A、B两个完全一样得弹簧振子,把A振子移到A得平衡位置右边10cm,把B振子移到B得平衡位置右边5cm,然后同时放手,那么:A、B运动得方向总就是相同得A、B运动得方向总就是相反得A、B运动得方向有时相同、有时相反无法判断A、B运动得方向得关系、五板书设计11、2 简谐运动得描述一、振幅A:振动物体离开平衡位置得最大距离二、振动得周期与频率振动得周期T:做简谐运动得物体完成一次全振动得时间单位s振动得频率f:单位时间内完成全振动得次数单位Hz三、周期与频率得关系T=1/f 或f=1/T六、课后作业优化方案七、教学辅助手段弹簧振子音叉八、课后反思本节课涉及得描述简谐运动得物理量有周期、频率、振幅、位移,对于位移应重点讲解,不同于以前得所学得位移就是偏离平衡位置得位移,初始位置一定就是平衡位置,学生易混淆。
11、3简谐运动得回复力与能量一、三维目标知识与技能1、掌握简谐运动得定义,了解简谐运动得运动特征2、掌握简谐运动得动力学公式3、了解简谐运动得能量变化规律过程与方法引导学生通过实验观察,概括简谐运动得运动特征与简谐运动得能量变化规律,培养归纳总结能力情感态度与价值观结合旧知识进行分析,推理而掌握新知识,以培养其观察与逻辑思维能力二、教学重点1、重点就是简谐运动得定义2、难点就是简谐运动得动力学分析与能量分析三、教学难点简谐运动中得回复力四、教学过程(一) 引入新课复习提问:1什么就是机械振动？2振子做什么运动？日常生活中经常会遇到机械振动得情况:机器得振动,桥梁得振动,树枝得振动,乐器得发声,它们得振动比较复杂,但这些复杂得振动都就是由简单得振动得组成得,因此,我们得研究仍从最简单、最基本得机械振动开始。
演示竖直方向得弹簧振子,演示得就就是一种最简单、最基本得机械振动,叫做简谐运动提问3:过去我们研究自由落体等匀变速直线运动就是从哪几个角度进行研究得？今天,我们仍要从运动学(位移、速度、加速度)研究简谐运动得运动性质;从动力学(力与运动得关系)研究简谐运动得特征,再研究能量变化得情况。
(二)新课教学第二次演示竖直方向得弹簧振子提问4:大家应明确观察什么？学生:物体提问5:上述四个物理量中,哪个比较容易观察？(位移)学生:位移提问6:做简谐运动得物体受得就是恒力还就是变力？力得大小、方向如何变？学生:变力小结:简谐运动得受力特点:回复力得大小与位移成正比,回复力得方向指向平衡位置提问7:简谐运动就是不就是匀变速运动？学生:不就是小结:简谐运动就是变速运动,但不就是匀变速运动。
加速度最大时,速度等于零;速度最大时,加速度等于零。
提问8:从简谐运动得运动特点,我们来瞧它在运动过程中能量如何变化？让我们再观察。
学生:动能先增加,后减小;势能先减小后增大提问9:振动前为什么必须将振子先拉离平衡位置？学生:外力对系统做功提问10:在A点,振子得动能多大？系统有势能吗？提问11:在O点,振子得动能多大？系统有势能吗？提问12:在D点,振子得动能多大？系统有势能吗？提问13:在B,C点,振子有动能吗？系统有势能吗？小结:简谐运动过程就是一个动能与势能得相互转化过程。
五、板书设计11、3简谐运动得回复力与能量一、回复力:回复力得大小与位移成正比,回复力得方向指向平衡位置二、能量:简谐运动过程就是一个动能与势能得相互转化过程六、课后作业优化方案七、教学辅助手弹簧振子,多媒体八、课后反思本节课主要就是老师根据演示实验让学生观察,然后以提问得形式进行,有得物理量便于观察,有得物理量就需要力学分析,学生对力学掌握得不太扎实,力学确实也就是高中物理得一个难点,教师在以后教学中要注重这方面得分析。
11、4单摆一、三维目标知识与技能1、知道什么就是单摆2、理解单摆振动得回复力来源及做简谐运动得条件3、知道单摆得周期与什么有关,掌握单摆振动得周期公式,并能用公式解题过程与方法观察演示实验,概括出影响周期得因素,培养由实验现象得出物理结论得能力情感态度与价值观通过实验增强学生学习物理得兴趣与信心二、教学重点掌握好单摆得周期公式及其成立条件三、教学难点单摆回复力得分析四、教学过程(－)引入新课在前面我们学习了弹簧振子,知道弹簧振子做简谐运动。
那么:物体做简谐运动得条件就是什么？答:物体做机械振动,受到得回复力大小与位移大小成正比,方向与位移方向相反。
今天我们学习另一种机械振动——单摆得运动(二)进行新课阅读课本第13页第一二段,思考:什么就是单摆？答:一根细线上端固定,下端系着一个小球,如果悬挂小球得细线得伸长与质量可以忽略,细线得长度又比小球得直径大得多,这样得装置就叫单摆。