简谐运动教案.doc

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1、1.1简谐运动教案知识目标 1.知道什么是机械振动;2.知道简谐运动的含义。能力目标:  1.掌握简谐运动的动力学公式;2.掌握简谐运动回复力的特征;3.掌握在一次全振动过程中回复力、加速度、速度随偏离平衡位置的位移变化的规律(定性)。情感目标  1.培养学生通过实验总结规律的能力.  2.培养学生利用所学知识解释生活中的自然想象,激发学生学习物理的兴趣.重点难点重点:  使学生掌握简谐运动的回复力特征及相关物理量的变化规律.回复力的特征是形成加速度、速度、位移等物理量周期性变化的原因。难点:偏离平衡位置的位移与运动学中的位移概念容易混淆

2、,这是难点.在一次全振动中速度的变化(大小、方向)较复杂,比较困难。教学过程1.机械振动振动是自然界中普遍存在的一种运动形式,请同学举例说明什么样的运动是振动?说明微风中树枝的颤动、心脏的跳动、钟摆的摆动、声带的振动……这些物体的运动都是振动。演示几个振动的实验,要求同学边看边想:物体振动时有什么特征?  (1)一端固定的钢板尺  (2)单摆  (3)弹簧振子(4)穿在橡皮绳上的塑料球  提出问题:这些物体的运动各不相同:运动轨迹是直线的、曲线的;运动方向水平的、竖直的;物体各部分运动情况相同的、不同的……它们的运动有什么共同特征?在同学

3、回答的基础上归纳出:物体振动时有一中心位置,物体(或物体的一部分)在中心位置两侧做往复运动,振动是机械振动的简称。明确:物体(或物体的一部分)在某一中心位置两侧所做的往复运动,叫做机械振动2.简谐运动指出简谐运动是一种最简单、最基本的振动,我们以弹簧振子为例学习简谐运动。(1)弹簧振子 演示气垫弹簧振子的振动。通过同学的观察、分析、讨论得到:①滑块的运动是平动,可以看作质点。②弹簧的质量远远小于滑块的质量,可以忽略不计。明确:一个轻质弹簧联接一个质点,弹簧的另一端固定,就构成了一个弹簧振子。③没有气垫时,阻力太大,振子不振动;有了气垫时,

4、阻力很小,振子振动。说明我们研究在没有阻力的理想条件下弹簧振子的运动。  (2)弹簧振子为什么会振动?  提出问题:当把振子从它静止的位置O拉开一小段距离到B再放开后,它为什么会在B—O—C之间振动呢?要求同学运用学过的力学知识认真分析、思考。引导同学分析振子受力及从B→O→C→O→B的运动情况,突出弹力的方向及在O点振子由于惯性继续运动。  归纳得到:物体做机械振动时,一定受到指向中心位置的力,这个力的作用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,对于弹簧振子,它是弹力。说明回复力可以是弹力,或其它的力,或几个

5、力的合力,或某个力的分力。在O点,回复力是零,叫振动的平衡位置。(2)简谐运动的特征说明弹簧振子在振动过程中,回复力的大小和方向与振子偏离平衡位置的位移有直接关系。在研究机械振动时,我们把偏离平衡位置的位移简称为位移。  演示:计算机模拟弹簧振子的振动引导同学分析、讨论:振子从B运动到E时,位移大小为

6、OE

7、,方向向右;振子从C运动到D时,位移大小为

8、OD

9、,方向向左;振子运动到O时,位移为零;位移可以用振子坐标x来表示。提出问题:弹簧振子振动时,回复力与位移是什么关系?归纳同学的回答得到:根据胡克定律,弹簧振子的回复力与位移成正比,与位

10、移方向相反。明确:物体在跟位移大小成正比,并且总指向平衡位置的力作用下的振动,叫做简谐运动。写出F=-kx说明式中F为回复力;x为偏离平衡位置的位移;k是常数,对于弹簧振子,k是劲度系数,对于其他物体的简谐运动,k是别的常数;负号表示回复力与位移的方向总相反。弹簧振子的振动只是简谐运动的一种。2.在一次全振动中,相关物理量的变化规律演示:计算机模拟弹簧振子的振动。(与前面相似,加x、v、a、F的显示)让同学观察当振子从B→O→C→O→B时,就完成了一次全振动,以后振子会重复上述过程。(1)位移的变化演示:x的变化。(2)回复力的变化提出问

11、题:当位移x变化时,回复力F如何变化?在同学回答的基础上明确:根据简谐运动的特征,F与x成正比变化,且方向相反演示:F的变化。(3)加速度的变化提出问题:当回复力F变化时,加速度α如何变化?在同学回答的基础上明确:根据牛顿第二定律,a与F成正比,且方向相同。演示:a的变化。(4)速度的变化引导同学分析讨论:B→O振子怎样运动?明确:是加速度变小的加速运动,速度v变大,O速度最大。再分析讨论:O→C振子做什么运动?明确:是加速度变大的减速运动,速度v变小,C速度为零。演示:v的变化。  发给同学表格,并将表格用投影幻灯投影在幕上。B→OOO

12、→CCC→OOO→BB位移x大小       方向       回复力F大小       方向       加速度a大小       方向       速度v大小       方向      

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