2020-2021学年高中物理-第十一章-机械振动-2-简谐运动的描述教案1-新人教版选修3-4.doc

2020-2021学年高中物理 第十一章 机械振动 2 简谐运动的描述教案1 新人教版选修3-4

2020-2021学年高中物理 第十一章 机械振动 2 简谐运动的描述教案1 新人教版选修3-4

年级：
姓名：

- 6 -

简谐运动的描述
【教学目标】
（一）知识与技能
1．知道简谐运动的振幅、周期、频率和相位的含义；
2．理解周期和频率的关系；
3．知道简谐运动的表达式及式中各物理量的含义.
（二）过程与方法
通过实验设计与验证，讨论等形式，加深学生对基本概念的认识.
（三）情感态度与价值观
1．培养学生的团队协作能力，自我表达能力；
2．培养学生综合分析问题的能力，体会物理知识的实际应用.
【教学重点和难点】
重点：简谐运动的振幅、周期、频率和相位的含义；
难点：简谐运动的表达式及式中各物理量的含义.
【教学方法】
类比法、探究法、实验法
【教具准备】
多媒体、单摆（2）、弹簧振子（3）、音叉2
【教学过程】
教师活动
学生活动
新课引入
复习引入，在前面我们已经认识了简谐运动，那么首先我们先来回顾如下几个概念.
1、什么是机械运动？
2、弹簧振子有什么特征？
3、什么是简谐运动？
我们已经知道了简谐运动是一种周期性变化的运动，那么我们也可以用振幅、周期、频率和相位等物理量来描述简谐运动.
当然，在分析这些物理量前，我们先认识一个全新的物理概念：全振动——振动物体从某一初始状态开始，再次回到初始状态（即位移、速度均与初态完全相同）所经历的过程.
也就是说，完成一次循环，就是做了一次全振动.
今天我们采用分组讨论展示的方式来学习新课，下面请四个组组长选择题目.
1、机械振动：物体在平衡位置（中心位置）两侧附近所做往复运动.通常简称为振动.
平衡位置：振子原来静止时的位置
2、弹簧振子：理想化模型：不计阻力、弹簧的质量与小球相比可以忽略.
3、简谐运动：质点的位移与时间的关系遵从正弦函数的规律，即它的振动图象（x—t图象）是一条正弦曲线

【各小组组长选题目】
好了，问题选好了，那么我们现在给大家五分钟时间来讨论预习的结果，并将结论互通有无，稍后请每组派代表来展示结果，我们根据表现打分.
激烈讨论，互相比较，争论.

【结果展示】
根据学生表现，对每组的结论做一定的总结，并为每组打分.
【问题一】
振幅——
振幅与位移有何区别？
完成一次全振动的振幅与路程之间的关系？

1、定义:振动物体离开平衡位置的最大距离
2、物理意义：振幅是描述振动强弱的物理量.
振幅的2倍表示振动物体运动范围的大小
3、单位:米（m）
4、振幅是最大位移的数值，对于一个振动，位移时刻变化，振幅不变，位移是矢量，振幅是标量
5、完成一次全振动路程是振幅的四倍
【问题二】
周期——
频率——
1、请设计一个测量弹簧振子周期的方法？
2、请利用所给器材，设计实验探讨弹簧振子振动的频率与振幅是否有关？可能与哪些因素有关？

(1)周期T:做简谐运动的物体完成一次全振动所需要的时间. 单位:s.
(2)频率 f:做简谐运动的物体单位时间内完成全振动的次数. 单位:Hz.
(3) 关系：
(4) 频率与弹簧振子的劲度系数及质量有关
【问题三】
相位——
1、利用器材介绍相位？
2、完成月相思考题.
相位：周期性运动在各个时刻所处不同状态
月象为黎明拍摄
【问题四】

1、 表达式中各个量的含义

2、相位差的物理意义
1. A 叫简谐运动的振幅.表示简谐运动的强弱.
2. w 叫圆频率.表示简谐运动的快慢.
它与频率的关系：w =2pf
3.“ wt+j” 叫简谐运动的相位.表示简谐运动所处的状态.

j 叫初相位简称初相，即t=0时的相位.
4. 实际上经常用到的是两个相同频率的简谐运动的相位差，简称相差
同相：频率相同、初相相同(即相差为0）的两个振子振动步调完全相同
反相：频率相同、相差为π的两个振子振动步调完全相反.
【小结】
一、描述简谐运动的物理量
振幅：描述振动强弱；
周期和频率：描述振动快慢;
相位：描述振动步调.
二、简谐运动的表达式：

若有空余时间，做音叉实验，证明振幅与频率无关.

【当堂训练】
1．（多选）振动周期指振动物体（ ）
A.从任一个位置出发又回到这个位置所用的时间
B.从一侧最大位移处，运动到另一侧最大位移处所用的时间
C.从某一位置出发又沿同一运动方向回到这个位置所用的时间
D．经历了四个振幅的时间
答案：CD
2．某质点做简谐运动，从它经过某一位置开始计时，满足下述哪一项，质点经过的时间恰为一个周期（ ）
A．质点再次经过此位置时 B.质点速度再次与零时刻速度相同时
C.质点加速度再次与零时刻的加速度相同时 D．只有满足A、B或B、C时
答案：D
3． 一个弹簧振子的周期是0.2s，它在1s内通过80cm的路程，其振幅为（ ）
A.20cm B.16cm C.18cm D．4cm
答案：D
4．在1min内,甲振动30次,乙振动75次,则（ ）
A.甲的周期为0.5s,乙的周期为0.8s
B.甲的周期为2s,乙的周期为1.25s
C.甲的频率为0.5Hz,乙的频率为1.25Hz
D甲的频率为2Hz,乙的频率为0.8Hz
答案：C
5．（多选）—个质点做简谐运动的位移一时间图象如图所示，下列说法正确的（ ）

A．质点振动频率为4Hz
B．在10s内质点经过的路程是20cm
C．在5s末，质点速度为零，加速度为零
D．在t= 1.5s和t=4.5s两时刻质点位移大小相等
答案：BD
6．（多选）一弹簧振子做简谐运动的振动图像如图所示，已知弹簧的劲度系数为20 N/cm，则（ ）

A．图中A点对应的时刻振子所受的弹力大小为5N，方向指向x轴的负方向
B．图中A点对应的时刻振子的速度方向指向x轴的正方向
C．在0~4 s内振子做了1.75次全振动
D．在0~4 s内振子通过的路程为0.35 cm，位移为0
答案：AB
【教学反思】