高中物理1 简谐运动教学设计及反思

摘要：本节课的核心内容是使学生掌握简谐运动的运动特征，位移时间图象及相关物理量的变化规律。

关键字：高二物理人教版选修3-4第十一章第一节《简谐运动》教学设计

§11－1    简谐运动

【教学目的】

（1）了解什么是机械振动，知道简谐运动的特点；

（2）掌握在一次全振动过程中加速度、速度随偏离平衡位置的位移变化的规律（定性）

（3）理解振动图象的物理意义；利用振动图象求振动物体的振幅、周期及任意时刻的位移；

（4）通过观察演示实验，概括出机械振动的特征，培养学生的观察、概括能力；通过相关物理量变化规律的学习，培养分析、推理能力

（5）渗透物理学方法的教育，运用理想化方法，突出主要因素，忽略次要因素，抽象出物理模型——弹簧振子，研究弹簧振子在理想条件下的振动

【教学重点】

使学生掌握简谐运动的运动特征，位移时间图象及相关物理量的变化规律

【教学难点】

在一次全振动中各物理量的变化；振动图象的理解与应用；

【教学过程】

引入：我们学习机械运动的规律，是从简单到复杂：匀速运动、匀变速直线运动、平抛运动、匀速圆周运动，今天学习一种更复杂的运动——简谐运动。

1．机械振动

提问：振动是自然界中普遍存在的一种运动形式，请举例说明什么样的运动就是振动？

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。请同学们观察几个振动的实验，注意边看边想：物体振动时有什么特征？

演示实验

（1）一端固定的钢板尺[见图1（a）]

（2）单摆[见图1（b）]

（3）弹簧振子[见图1（c）（d）]

（4）穿在橡皮绳上的塑料球[见图1（e）]

提问：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？

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，振动是机械振动的简称。这里的中心位置是振动物体原来静止时的位置，叫做平衡位置。

2．简谐运动

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

演示实验

弹簧振子的振动

讨论

a．滑块的运动是平动，可以看作质点

b．弹簧的质量远远小于滑动的质量，可以忽略不计

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

c．空气阻力可以忽略，我们研究在没有阻力的理想条件下弹簧振子的运动。

提问

（2）弹簧振子为什么会振动？

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？请同学们运用已学过的力学知识认真分析、思考。

归纳

分析振子受力及从B→O→C→O→B的运动情况，突出弹力方向及在O点振子由于惯性继续运动。

由上述分析可知，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。

回复力可以是弹力，或其它的力，或几个力的合力，或某个力的分力。

（3）简谐运动的特征

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（见图3）。

讨论

振子从B运动到E时，位移大小为|OE|，方向向右

振子从C运动到D时，位移大小为|OD|，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

归纳

质点振动的位移与时间关系遵循正弦规律，即它的振动图象是一条正弦曲线，有这种特征的振动叫简谐运动。

3．在一次全振动中，相关物理量的变化规律。

（1）位移的变化

（2）回复力的变化

（3）加速度a的变化

（4）速度v的变化

4、简谐运动图象描述振动的物理量

演示：让砂摆振动，同时沿着与振动垂直的方向匀速拉动摆下的长木板（即平板匀速抽动实验，如图3所示）。

让学生观察现象：原先成一条直线的痕迹展开成一条曲线。

讨论图线：（请同学们相互讨论）

1．图线的x、y轴（横、纵坐标）分别表示什么物理量？

2．曲线是不是质点的运动轨迹？质点做的是什么运动？

3．图象的物理意义是什么？

4．这条图线的特点是什么？

通过图5振动图象，让同学回答直接描述量。

答：振幅为5cm，周期为4s，及t=1s，x=5cm，t=4s，x=0等。

1．直接描述量：

       ①振幅A；②周期T；③任意时刻的位移X。

2．间接描述量：（请学生总结回答）

频率，x-t图线上一点的切线的斜率等于V。

小结

1．机械振动  2．理想化方法  3．简谐运动是一种变加速运动。4。振动图象

教学后记：