高中物理 11.2 简谐运动的描述教案 新人教版选修3-4.doc

11.2简谐运动的描述【教学目标】（一）知识与技能1、知道振幅、周期和频率的概念知道全振动的含义。2、了解初相和相位差的概念理解相位的物理意义。3、了解简谐运动位移方程中各量的物理意义能依据振动方程描绘振动图象。（二）过程与方法1、在学习振幅、周期和频率的过程中培养学生的观察能力和解决实际问题的能力。2、学会从相位的角度分析和比较两个简谐运动。（三）情感、态度与价值观1、每种运动都要选取能反映其本身特点的物理量来描述使学生知道不同性质的运动包含各自不同的特殊矛盾。2、通过对两个简谐运动的超前和滞后的比较学会用相对的方法来分析问题。【教学重点】简谐运动的振幅、周期和频率的概念；相位的物理意义。【教学难点】1、振幅和位移的联系和区别、周期和频率的联系和区别。2、对全振动概念的理解对振动的快慢和振动物体运动的快慢的理解。3、相位的物理意义。【教学方法】分析类比法、讲解法、实验探索法、多媒体教学。【教学用具】CAI课件、劲度系数不同的弹簧、质量不同的小球、秒表、铁架台、音叉、橡皮槌；两个相同的单摆、投影片。【教学过程】（一）引入新课教师：描述匀速直线运动的物理量有位移、时间和速度；描述匀变速直线运动的物理量有时间、速度和加速度；描述匀速圆周运动的物体时引入了周期、频率、角速度等能反映其本身特点的物理量。上节课我们学习了简谐运动简谐运动也是一种往复性的运动所以研究简谐运动时我们也有必要像匀速圆周运动一样引入周期、频率等能反映其本身特点的物理量。本节课我们就来学习描述简谐运动的几个物理量。（二）进行新课1．振幅如果我们要乘车我想大家都愿意坐小汽车而不坐拖拉机因为拖拉机比小汽车颠簸得厉害。演示：在铁架台上悬挂一竖直方向的弹簧振子分别把振子从平衡位置向下拉不同的距离让振子振动。现象：①两种情况下弹簧振子振动的范围大小不同；②振子振动的强弱不同。在物理学中我们用振幅来描述物体的振动强弱。（1）物理意义：振幅是描述振动强弱的物理量。将音叉的下部与讲桌接触用橡皮槌敲打音叉一次轻敲一次重敲听它发出的声音的强弱比较后加深对振幅的理解。（2）定义：振动物体离开平衡位置的最大距离叫做振动的振幅。（3）单位：在国际单位制中振幅的单位是米（m）。（4）振幅和位移的区别①振幅是指振动物体离开平衡位置的最大距离；而位移是振动物体所在位置与平衡位置之间的距离。②对于一个给定的振动振子的位移是时刻变化的但振幅是不变的。③位移是矢量振幅是标量。④振幅等于最大位移的数值。2、周期和频率（1）全振动（用多媒体展示一次全振动的四个阶段）从O点开始一次全振动的完整过程为：O→A→O→A′→O。从A点开始一次全振动的完整过程为：A→O→A′→O→A。从A＇点开始一次全振动的完整过程为：A′→O→A→O→A′。OAA′在判断是否为一次全振动时不仅要看是否回到了原位置而且到达该位置的振动状态（速度）也必须相同才能说完成了一次全振动。只有物体振动状态再次恢复到与起始时刻完全相同时物体才完成一次全振动。振动物体以相同的速度相继通过同一位置所经历的过程也就是连续的两次位置和振动状态都相同时所经历的过程叫做一次全振动。一次全振动是简谐运动的最小运动单元振子的运动过程就是这一单元运动的不断重复。（2）周期和频率演示：在两个劲度系数不同的弹簧下挂两个质量相同的小球让这两个弹簧振子以相同的振幅振动观察到振子振动的快慢不同。为了描述简谐运动的快慢引入了周期和频率。①周期：做简谐运动的物体完成一次全振动所需的时间叫做振动的周期单位：s。②频率：单位时间内完成的全振动的次数叫频率单位：Hz1Hz=1s－1。③周期和频率之间的关系：T=EQ\F(1f)④研究弹簧振子的周期问题：猜想弹簧振子的振动周期可能由哪些因素决定?演示：两个不同的弹簧振子（弹簧不同振子小球质量也不同）学生观察到：两个弹簧振子的振动不同步说明它们的周期不相等。猜想：影响弹簧振子周期的因素可能有：振幅、振子的质量、弹簧的劲度系数。注意事项：a．介绍秒表的正确读数及使用方法。b．应选择振子经过平衡位置的时刻作为开始计时的时刻。c．振动周期的求解方法：T=EQ\F(tn)t表示发生n次全振动所用的总时间。d．给学生发秒表全班同学同时测讲台上演示的弹簧振子的振动周期。实验验证：弹簧一端固定另一端系着小球让小球在竖直方向上振动。实验一：用同一弹簧振子质量不变振幅较小与较大时测出振动的周期T1和T1′并进行比较。结论：弹簧振子的振动周期与振幅大小无关。实验二：用同一弹簧拴上质量较小和较大的小球在振幅相同时分别测出振动的周期T2和T2′并进行比较。结论：弹簧振子的振动周期与振子的质量有关质量较小时周期较小。实验三：保持小球的质量和振幅不变换用劲度系数不同的弹簧测出振动的周期T3和T3′并进行比较。结论：弹簧振子的振动周期与