2019-2020年高二物理 （人教大纲版）第二册 第九章 机械振动 二、振幅、周期和频率(第一课时).doc

2019-2020年高二物理 （人教大纲版）第二册 第九章 机械振动 二、振幅、周期和频率(第一课时)从容说课 本节课讲述描述简谐运动的振幅、周期和频率等几个物理量.它是上节课对简谐运动研究的延续,在上节课的基础上引进振幅用来直接反映简谐运动中的最大位移,间接反映简谐运动的能量,引进周期和频率用来反映简谐振动重复运动的快慢.只有切实理解了本节所学的几个物理量,才能更好地、更全面地反映出简谐运动的运动特征.尤其对以后的学习会起到很重要的作用.例如：对交变电流、电磁振荡等知识的学习. 结合本节内容的特点,对本节教学的目标定位于： 1.知道周期、振幅、频率三个物理量的定义,并理解其物理意义. 2.理解周期与频率的关系，并能对二者进行换算 3.知道物体振动固有周期和固有频率 本节课的教学重点在于对周期、频率、振幅的认识和理解 本节课的教学难点是理解振幅与简谐运动能量的定性关系.以及振幅与位移的区别. 为了突出重点、突破难点。使学生能更好地接受知识，本节课采用先学后教、实验演示、讨论总结等方法。以加深学生的理解,同时采用多媒体辅助教学,以激发学生的学习兴趣，达到圆满完成教学任务的目的 本节课的教学顺序确定如下： 复习提问新课导人指导自学归纳总结强化练习小结 一、知识目标 _ 1.知道描述简谐运动的周期、振幅、频率三个物理量 2.理解周期与频率的关系,并能进行两者间的换算 3.了解物体振动的固有周期和固有频率 二、能力目标 1.培养学生对知识的归纳、总结能力. 2.提高学生对实验的观察、分析能力. 三、德育目标 通过对简谐运动周期性的学习,使学生理解社会新旧更替.螺旋前进的道理。 教学重点 对简谐运动周期、频率、振幅的认识和理解 教学难点 1.理解振幅间接反映振动能量的理论依据 2.区分振幅与位移两个物理量 教学方法 指导性自学、实验演示、多媒体辅助相结合的综合教学法 教学用具 投影片、弹簧振子、秒表、CAI课件 课时安排 l课时 教学过程 一、新课导入 1.复习提问 什么叫机械振动? 什么叫简谐运动? 2.导人 通过上节的学习,我们知道了什么是简谐运动,但如何对简谐运动来进行定性的描述和定量的计算呢?这就需要我们引进一些能反映简谐运动特性的物理量周期、频率和振幅，本节我们就共同来学习这些物理量 二、新课教学 (一)振幅、周期和频率 基础知识 请学生阅读课文第一部分，同时思考下列问题： 投影片出示 1.什么叫振幅?其物理意义是什么?单位又是什么?用什么符号表示? 2.什么叫周期?其物理意义是什么?单位又是什么?用什么符号表示? 3.什么叫频率?其物理意义是什么?单位又是什么?用什么符号表示? 学生阅读后,得出以上问题的结论： 1.a.振动物体离开平衡位置的最大位移叫振幅 b.振幅用来反映振动物体振动的强弱 c.振幅的单位是：米(m) d.振幅的符号是：A 2.a.做简谐运动的物体完成一次全振动所需要的时间叫周期 b.周期是用来反映物体振动快慢的物理量 c.周期的单位是：秒(s) d.周期常用符号：T 3.a.做简谐运动的物体，在单位时间内完成全振动的次数叫频率 b.频率是用来反映物体振动快慢的物理量 c.频率的单位是：赫兹(Hz) d.频率的常用符号：f 深入探究请同学们结合前面所学，考虑以下问题： 投影出示 1.振幅与位移有何区别，有何联系? 2.周期与频率有何区别，有何联系? 3.试以弹簧振子为例描述一次全振动 学生经过思考、讨论、归纳总结后得出上述问题的结论： 1.振幅与位移的区别： a.物理意义不同振幅是用来反映振动强弱的物理量；位移是用来反映位置变化的物理量 b.矢量性不同.振幅是一标量,只有大小,没有方向；位移是一矢量,既有大小又有方向 振幅与位移的相同点： a.都是反映长度的物理量.振幅是偏离平衡位置的最大距离；位移是偏离平衡位置的距离其单位都是长度单位 b.位移的最大值就是振幅 2.周期与频率的区别：a.物理意义不同.周期是完成一次全振动所需要的时间；频率是单位时间内完成的全振动的次数 b.单位不同.周期的国际单位是秒；频率的国际单位是赫兹 周期与频率的联系： a.都是用来反映振动快慢的物理量.周期越大,振动得越慢；频率越大,振动得越快. b.周期与频率互成倒数关系即：T=OAOAOAO AOAAOAOAOAOAO 教师总结 通过上面的学习，我们对描述简谐运动的三个物理量：振幅、周期、频率，已有了一定的认识.下面我们简单应用一下 基础知识应用 1.弹簧振子在B、C间做简谐运动，O为平衡位置，BC间距离为10 cm，BC运动时间为1 s，如图所示.则 ( ) A从OCO振子做了一次全振动B.振动周期为1s,振幅是10cm C.经过两次全振动通过的路程是 20cmD.从B开始经3s，振子通过路程是30cm 2.一个弹簧振子.第一次把弹簧压缩x后开始振动.第二次把弹簧压缩2x后开始振动,则两次振动的周期之比和最大加速度的大小之比为（） A.1：2，1：2 B.1:1,1:1 C.1:2,1:2 D.1:2,1:1 3.一个做简谐运动的质点,先后以同样大小的速度通过相距10 cm的A、B两点，历时0.5 s.如图所示,经过B点后再经过t=0.5 s质点以方向相反、大小相同的速一 次通过B点则质点振动的周期是( ) A.0.5 s， B.10s C.2.O s D.4.0s参考答案 1.解析：振子从0C0时位移虽然相同,但速度的方向不同,振动只是半次全振动故A错. 振子从Bc是半次全振动，故周期T=2 s，振幅A=OB= =5 cm故B错 由全振动的定义知：振子由BCB为一次全振动,振子路程s=4 A4 520 cm,所以两个全振动的路程中220cm=40cm,故C错。 t=3 s，即1 T，振子经历了1个全振动，路程s=4A+2A=30 cm.故D正确 2.解析：振动的周期只决定于振动本身的固有性质,对弹簧振子则由振子的质量与弹簧的劲度系数决定,和起振时的初始位移大小无关.弹簧振子振动中的回复力大小为F=kx，其加速度a=，位移越大处，振子的加速度也越大，所以两种情况中的最大加速度之比为1:2，故本题选C3.解析:根据题意.由振动的对称性可知,AB的中点为平衡位置,质点A、B两点对称分布于0点的两侧质点从平衡位置0移动到B的时间应为tOB=0.5s=0.25s，质点从B右运动到右方极端位置D的时间为tBD=0.5s=0.25s，所以从O到D的时间tOD=周期T=2 s，故本题选C. (二)固有周期和固有频率 基础知识 周期和频率是用来反映简谐运动物体振动快慢的物理量,那么它们与哪些因素有关呢? 请同学们观察下面实验,然后思考下列问题： 实验一：用同一弹簧振子演示在振幅不同时的振动情况. 实验二：换用不同的弹簧,使振子做相同振幅的振动. 实验三：用同一弹簧,换用不同振子演示其振动情况. 学生活动 1.用秒表测出各实验的振动周期. 2.阅读题目后进行思考. 投影出示题目 1.实验一说明了什么问题? 2.实验二说明了什么问题? 3.实验三说明了什么问题？ 学生归纳总结后得出结论： 1.从实验一测得的周期来看,振子振动的快慢与振幅无关. 2.从实验二测得的周期来看,振子振动的快慢与弹簧有关. 3.从实验三测得的周期来看,振子振动的快慢与振子有关. 深入探究 请同学进一步比较测得的数据,分析下面两个问题： 1.振子振动的周期与弹簧劲度系数有何定性关系? 2.振子振动的周期与振子质量有何定性关系? 学生对测得的数据比较、分析后得出： 1.弹簧的劲度系数越大,周期越小. 2.振子的质量越大,周期越大.教师总结 我们从上面的实验中定性地对周期大小进行了研究,我们的前辈曾对周期的大小进行了定量的计算，最终发现了简谐运动的周期是一个与振幅无关的量,而只与振动系统本身有关，因此把简谐运动的周期叫固有周期,把对应的频率叫固有频率.并且测得弹簧振子固有周期的 r计算公式为：T=2 即：周期与振子质量的方根成正比,与弹簧劲度系数的方根成反比. 基础知识应用 1.在下列情况下,弹簧振子周期会发生变化的是( ) A.把弹簧振子竖直放置时 B.把弹簧振子放置到月球上 C.把弹簧振子放置到升降机中 D.把弹簧振子的振子换一个参考答案D三、小结1.振幅的振动物体离开平衡位置的最大距离；振动物体完成一次全振动所需要的时间叫周期；单位时间内完成全振动的次数叫频率。2.当振动物体以相同的速度相继通过同一位置所经历的过程就是一次全振动；一次全振动是简谐运动中的最小单元，振子的运动过程就是这一单元运动的不断重复。3.由于物体振动的周期和频率只与振动系统本身有关，所以也叫因有周期和固有频率。四、作业复习本节内容完成课后作业预习下节内容思考题：如何改变弹簧振子的周期？参考答案改变弹簧振子的弹簧劲度的系数。改变弹簧振子的振子质量。六、本节优化训练设计1.已知某弹簧振子做简谐运动的振幅为4cm。下列说法正确的是( ) A.振子的最大位移是8 cmB.从任意时刻起,一个周期内振子通过的路程是16 cm C.从任意时刻起,半个周期内振子通过的路程是8 cm D.从任意时刻起,14个周期内振子通过的路程是4 cm 2.如右图所示,弹簧振子在AA间做简谐运动，测得AAI相距为8 cm，则： （1）振幅为。（2）振子完成4次全振动所经过的总路程为。3.弹簧振子做简谐运动,从振子第一次通过平衡位置时开始计时,到第15次通过平衡位置时停止计时，测得这段时间为14 s则该弹簧振子的周期为，频率为。 4.在2题的图中，弹簧振子在AA间做简谐运动，已知频率为2 Hz，若从振子到达A点时开始计时，1 min内振子经过平衡位置0点 次，经过A点 次. 5.弹簧振子做简谐运动的振幅为A，周期为T，若将振幅减小为原来的15，那么周期将是原来的 倍，若将振幅增大为原来的3倍，那么周期将是原来的倍。6.如图所示，振子从平衡位置0点开始向右运动在AA间做简谐运动，到M点时速率第一次等于v，经过tl S通过路程s1后，速率第二次等于v，又经过t2s通过路程s后，速度第三次等于v，则该振子的振动周期T等于。参考答案1.BC 2.(1)4 cm (2)64 cm 3.2 s 0.5 Hz 4.240 l20 5.l 16. 2(t1+t2)