高一物理教案：第05讲 简谐振动及单摆.doc

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1、辅导教案学员姓名：学科教师：年级：高一辅导科目：物理授课日期××年××月××日时间A/B/C/D/E/F段主题简谐振动及单摆教学内容1、掌握简谐振动的周期性、往复性、以及对称性2、掌握水平方向和竖直方向的简谐振动的模型3、理解并运用简谐振动图像分析运动情况4、掌握单摆周期公式及解决相关题目教法指导：本环节采用提问抢答的进行，如果学生的抢答不积极，可以适当采用轮换回答的方式进行。建议时间10分钟。一、机械振动物体（质点）在某一中心位置两侧所做的往复运动就叫做机械振动，物体能够围绕着平衡位置做往复运动，必然受到使它能够回到平衡位置的力即回复力。回复力

2、是以命名的力，它可以是一个力或一个力的分力，也可以是几个力的合力。（效果）问题：回复力和向心力有什么联系呢？（同样是按效果命名的力，具有效果力的共性）产生振动的必要条件是：（a、物体离开平衡位置后要受到回复力作用。b、阻力足够小）二、简谐振动1.定义：物体在跟位移成正比，并且总是指向平衡位置的回复力作用下的振动叫简谐振动。简谐振动也可说是物体在跟位移大小成正比，方向跟位移的回复力作用下的振动，即F=－kx，其中“－”号表示力方向跟位移方向相反。（相反）2.简谐振动的条件：（物体必须受到大小跟离开平衡位置的位移成正比，方向跟位移方向相反的回复力作用

3、）3.简谐振动是一种机械运动，有关机械运动的概念和规律都适用，简谐振动的特点在于它是一种周期性运动，它的位移、回复力、速度、加速度以及动能和势能（重力势能和弹性势能）都随时间做周期性变化。三、描述振动的物理量简谐振动是一种周期性运动，描述系统的整体的振动情况常引入下面几个物理量。1.振幅：振幅是，常用字母“A”表示，它是标量，为正值，振幅是表示的物理量，振幅的大小表示了振动系统总机械能的大小，简谐振动在振动过程中，动能和势能相互转化而总机械能守恒。（振动物体离开平衡位置的最大距离、振动强弱）2.周期和频率：周期是，频率是振动的周期T跟频率f之间是

4、倒数关系，即T=1/f。振动的周期和频率都是描述的物理量，简谐振动的周期和频率是由振动物体本身性质决定的，与振幅无关，所以又叫固有周期和固有频率。（振子完成一次全振动的时间、一秒钟内振子完成全振动的次数、振动快慢）3.几个物理量之间的相互关系：由定义知：F∝x，方向相反。由牛顿第二定律知：F∝a，方向相同。由以上两条可知：a∝x，方向相反。v与x、F、a之间的关系复杂：当v、a同向（即v、F同向，也就是v、x反向）时v一定增大；当v、a反向（即v、F反向，也就是v、x同向）时，v一定减小。四、振动图象简谐振动的图象是振子振动的位移随时间变化的函数

5、图象。所建坐标系中横轴表示时间，纵轴表示位移。图象是正弦或余弦函数图象，它直观地反映出简谐振动的位移随时间作周期性变化的规律。要把质点的振动过程和振动图象联系起来，从图象可以得到振子在不同时刻或不同位置时位移、速度、加速度，回复力等的变化情况。五、两种常见振动（a）单摆：摆角小于的单摆是典型的简谐振动。（5°）细线的一端固定在悬点，另一端拴一个小球，忽略，球的直径远悬线长度的装置叫单摆。单摆做简谐振动的条件是：最大摆角小于5°，单摆的回复力F是。单摆的周期公式是。由公式可知单摆做简谐振动的固有周期与振幅，摆球质量无关，只与L和g有关，其中L是摆长

6、，是的距离。g是单摆所在处的重力加速度，在有加速度的系统中（如悬挂在升降机中的单摆）其g应为等效加速度。（线的伸缩和质量、小于、重力在圆弧切线方向的分力、、悬点到摆球球心）（b）弹簧振子：1、定义：一根轻质弹簧一端固定，另一端系一质量为m的小球就构成一弹簧振子。2、回复力：水平方向振动的弹簧振子，其回复力由弹簧弹力提供；竖直方向振动的弹簧振子，其回复力由重力和弹簧弹力的合力提供。3、弹簧振子的周期：①振动周期由振动系统本身的性质决定。②弹簧振子的周期和频率只取决于弹簧的劲度系数和振子的质量，与其放置的环境和放置的方式无任何关系。如某一弹簧振子做简

7、谐运动时的周期为T，不管把它放在地球上、月球上还是卫星中；是水平放置、倾斜放置还是竖直放置；振幅是大还是小，只要还是该振子，那它的周期就还是T。一、对简谐运动的概念及对称性的考查教法指导：对一个全振动的速度、回复力、加速度、位移等理解清晰，变式训练由学生限时独立完成，对答案后有老师讲解。例1简谐运动的平衡位置是指(　　)A．速度为零的位置B．回复力为零的位置C．加速度为零的位置D．位移最大的位置【解析】　简谐运动的平衡位置是回复力为零的位置，而物体在平衡位置时加速度不一定为零，例如单摆在平衡位置时存在向心加速度．简谐运动的物体经过平衡位置时速度最

8、大，位移为零．【答案】　B变式训练1如图1所示，弹簧振子在振动过程中，振子从a到b历时0.2s，振子经a、b两点时速度相同，若它从b再回