2019-2020年高中物理 11.1 简谐运动教案 新人教版选修3-4.doc

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资源描述
2019-2020年高中物理 11.1 简谐运动教案 新人教版选修3-4【教学目标】(一)知识与技能1、知道什么是弹簧振子,理解振动的平衡位置和位移。2、知道弹簧振子的位移时间图象,知道简谐运动及其图象。(二)过程与方法通过对简谐运动图象的绘制,认识简谐运动的特点。(三)情感、态度与价值观1、通过对简谐运动图象的绘制,培养认真、严谨、实事求是的科学态度。2、从图像中了解简谐运动的规律,培养分析问题的能力及审美能力(逐步认识客观存在的简洁美、对称美等)。【教学重点】理解简谐运动的位移时间图象。【教学难点】根据简谐运动的图象弄清各时刻质点的位移、路程及运动方向。【教学方法】实验演示、讨论与归纳、推导与列表对比、多媒体模拟展示【教学用具】一端固定的钢尺、单摆、音叉、小槌、水平弹簧振子、竖直弹簧振子、CAI课件【教学过程】(一)引入新课在自然界中有一种很常见的运动,如微风中树枝的颤动、心脏的跳动、钟摆的摆动、水中浮标的上下浮动、担物行走时扁担的颤动、声带的振动、地震时大地的剧烈振动,这些物体的运动称之为机械振动,简称振动。振动是自然界中普遍存在的一种运动形式。(演示振动实例,建立振动的概念,归纳振动的特点)演示:一端固定的钢尺、单摆、水平和竖直的弹簧振子、穿在橡皮绳上的塑料球、音叉的叉股等物体的振动。问题:这些物体的运动各不相同,运动轨迹有的是直线,有的是曲线;运动方向有的在水平方向,有的在竖直方向;物体各部分的运动情况有的相同、有的不同,那么它们的运动有什么共同特征呢?归纳: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。物体振动时有一个中心位置,如琴弦振动的中心位置就是琴弦静止时或未开始振动时的位置。这个位置称为平衡位置。(1)平衡位置:物体振动时的中心位置,振动物体未开始振动时相对于参考系静止的位置。(2)机械振动:物体在平衡位置附近所做的往复运动,叫做机械振动,通常简称为振动。(3)振动特点:振动是一种往复运动,具有周期性和往复性。(用多媒体展示振动的几个实例,在多媒体展示过程中强化“平衡位置”和“往复运动”)教师: 振动是一种新的运动形式。我们研究问题的方法都是由浅入深、由简到繁的。简谐运动是机械振动中最简单的运动形式,所以我们下面先来研究简谐运动。(二)进行新课1弹簧振子演示:水平放置的弹簧振子的振动。观察、分析、讨论:小球原来静止的位置就是平衡位置。小球在平衡位置附近所做的往复运动,是一种机械振动。小球的运动是平动,可以看作质点。忽略小球与水平杆之间的摩擦,弹簧的质量与小球质量相比也忽略不计,将小球拉离平衡位置后由静止释放,小球能够自由滑动。这样的系统称为弹簧振子。演示:竖直方向上弹簧振子的振动。(引导学生观察、体会弹簧振子的“平衡位置”和“往复运动”,增强感性认识。)说明:在中学阶段只研究在没有阻力的理想条件下弹簧振子的运动。小球称为振子。弹簧振子是一个理想化的模型,它忽略了一些次要的因素。2弹簧振子的位移时间图象教师:要进一步研究弹簧振子的运动规律,我们首先来研究振子的位移如何变化。说明:以小球的平衡位置为坐标原点,沿运动方向建立坐标轴。规定小球在平衡位置右边时,位移为正,在平衡位置左边时,位移为负。教师:用频闪照相的方法来显示振子在不同时刻的位置。投影如图11.12。思考:如何理解这就是振子的位移时间图象,即x-t图象。学生:思考、讨论。发表见解。因为摄像底片从下向上匀速运动,底片运动的距离与时间成正比。因此,可用底片运动的距离代表时间轴。振子的频闪照片反映了不同时刻,振子离开平衡位置的位移。也就是位移随时间变化的规律。OAAxx教师:板画,如图所示。引导学生观察振子从AOAOA的一个循环,这一循环可分为四个阶段:AO、OA、AO、OA,分析在这四个阶段中振子位移的变化,并将定性分析的结论填入表格中。由A到O运动过程中,位移方向由A,随着振子不断地向O靠近,位移越来越小。振子的运动AOOAAOOA对O点位移的方向怎样?大小如何变化?向右减小向左增大向左减小向右增大总结:振动物体的位移与运动学中的位移含义不同,振子的位移总是相对于平衡位置而言的,即初位置是平衡位置,末位置是振子所在的位置。因而振子对平衡位置的位移方向始终背离平衡位置。3简谐运动及其图象教师:观察弹簧振子的位移时间图象,可以发现该图象像数学中学过的何种图象?学生:正弦图线。教师:精确的实验和理论研究表明,弹簧振子的位移随时间按正弦规律变化。像这样,质点的位移随时间按正弦规律变化的振动,叫做简谐运动。简谐运动的位移时间图象为正弦曲线。简谐运动是机械振动中最简单、最基本的的振动。弹簧振子的运动就是简谐运动。教师:怎样来记录振动的图象呢?演示:在弹簧振子的小球上安装一只绘图笔,让一条纸带在与小球振动方向垂直的方向上匀速运动,笔在纸带上画出的就是小球的振动图象。教师:介绍这种方法在实际中的重要应用。如医院里的心电图仪、地震仪中绘制地震曲线的装置等,都用类似的方法记录振动情况。如图所示。(三)课堂总结、点评物体在平衡位置附近所做的往复运动,叫做机械振动。弹簧振子是我们学习的又一个理想化的物理模型。忽略小球与水平杆之间的摩擦,弹簧的质量与小球质量相比也忽略不计,这样的系统称为弹簧振子。弹簧振子的位移随时间按正弦规律变化,其位移时间图象是一条正弦曲线。这样的振动叫做简谐运动。简谐运动是机械振动中最简单、最基本的的振动。(四)课余作业完成P5“问题与练习”的题目。阅读P4科学漫步中的短文。附:教材分析简谐运动是最简单、最基本、最有规律性的机械振动,通过学习,使学生既了解到机械振动的基本特点,又体会到振动这种运动形式较直线运动、曲线运动都要复杂。在本节教材中研究弹簧振子的振动情况时,忽略了摩擦力和弹簧的质量,应让学生认真领会这种理想化的方法。简谐运动中振子的“位移”x实质是位置矢量,与运动学中讲的位移矢量不同,中学没有严格区分这两个矢量,我们通俗地说成是相对于平衡位置的位移。偏离平衡位置的位移与运动学中的位移概念容易混淆,这是难点。
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