《简谐运动》教案.doc

《简谐振动》教案 （高中物理必修教材第一册第五章第一节） 德清县高级中学 施剑儒 课型：新课 一、教学目标 ⑴列举实例，阐述什么是机械振动，判别哪些运动属于机械振动。 ⑵识别回复力，说出回复力是根据力的作用效果而进行命名。 ⑶叙述简谐运动物体所受回复力的特点（简谐运动的动力学特征），写出回复力的数学表示式F=-kx，表明表示式中符号、字母的物理意义。 ⑷叙述胡克定律，写出胡克定律的数学表示式，说出劲度系数的概念。 ⑸采用简谐运动的动力学特征，导出简谐运动物体所受回复力的具体表示式。 ⑹识别弹簧振子并把它归纳为一种理想化模型。 ⑺判别弹簧振子做简谐运动的全振动过程，指明全振动过程中位移、路程、回复力、加速度、速度等物理量的变化情况。 二、任务分析 1.起点能力 知道胡克定律。 掌握牛顿第二定律。 知道变速运动的概念。 会力的分解、合成（平行四边形定则）和有关命名。 明确路程和位移的区别。 2.教学顺序 终点目标4 终点目标3 终点目标2 终点目标1 起点能力 三、教学重点、难点 重点：理解简谐振动及有关的概念。 难点：判定一个振动是不是简谐振动。 四、教学准备： 1.教具： 竖直弹簧振子； 一端固定的弹簧片（可用钢锯条代替）； 气垫式弹簧振子。 2.多媒体教室；计算机及其辅助教学软件。 五、教学过程的设计： （一）复习提问，引入新课 师：在平衡力作用下，物体的运动状态如何？ 生：保持静止或匀速直线运动状态。 师：在大小和方向都不变的恒力作用下，物体运动状态如何？ 生：做匀速运动。 师：在大小和方向都改变的变力作用下，物体做什么运动呢？ [演示] 日常生活中各种振动的实例：选取弹簧振子、单摆、水中浮沉子、不倒翁、一端夹紧的锯条、摆钟的摆轮等为振动物体，让学生观察，启发学生抓住这些物体振动的共同特点，建立振动的概念。 生：物体（或物体的一部分）在某一中心位置附近做来回往复运动，叫做机械振动，常常简称振动。 [讲述] 在生活、生产中经常会遇到各种各样的振动。这部分知识对今后将要学习的交流电、电磁振荡、电磁波、光波等也很重要。 （二）新课教学 1.产生振动的条件 [演示] 第二次演示竖直方向的弹簧振子和单摆。 （使学生明确这次观察的目的是分析物体的受力情况。学生一边观察，一边思考，教师出示事先准备好的图1、图2卡片，在实物投影仪投影） 师生对话： ⑴振动开始前或振动终止时，物体的平衡位置在哪里？受力情况如何？ ⑵当物体偏离平衡位置到达B或C，受力情况如何？（是恒力还是变力？力的大小、方向变不变？） ⑶指出是哪个力使物体回到平衡位置？回复力是根据力的效果命名的，还是根据力的性质命名的？ ⑷经过多次反复，最后停在平衡位置的原因是什么？ （通过观察和思考，让学生归纳总结出：）做振动的物体所受合力为零的位置，称作平衡位置；每当物体离开平衡位置就会受到一个指向平衡位置的力（回复力）的作用，这是产生振动的第一个必要条件；回复力是根据力的效果命名的，它可以是弹力，可以是重力，还可以是这些力的合力或分力；产生振动的第二个必要条件是阻力足够小。 教师指出：振动现象是很普遍的，也很复杂。我们需要设想一个理想模型，必须从最简单、最基本的振动着手研究。比如弹簧振子，回复力是弹力，我们希望弹簧的形变在弹性限度之内，小球滑动时无阻力，弹簧的质量比小球的小很多。这样，忽略了次要因素，突出了主要因素，使复杂问题简单化，便于深入探讨。然后把暂时抛开的因素考虑进去，逐步由简单到复杂。这就是我们要研究的简谐振动。实际上，许多振动接近简谐振动，复杂的振动往往可以分解成许多简谐振动。这种理想化的方法，是研究物理问题经常采用的方法。（操作电脑展示） 2.简谐振动的回复力 [演示] 水平方向弹簧振子的振动。 [使学生明确这次观察的目的是回复力（弹力）与位移大小、方向的关系。学生一边观察，一边思考，教师在黑板上作图3(a)。] 师生对话： ⑴研究对象？（弹簧振子） ⑵振子受力？（重力G，支持力N，弹力F）回复力？（弹力） ⑶平衡位置？（O点，位移的起始点，合力为零） ⑷振子在O点右侧时： 弹簧发生什么形变？（伸长） 振子对平衡位置的位移方向？（向右） 弹簧对振子的弹力方向？（向左） 弹簧对振子的弹力大小？（F∝x） ⑸振子在O点左侧时： 弹簧发生什么形变？（压缩） 振子对平衡位置的位移方向？（向左） 弹簧对振子的弹力方向？（向右） 弹簧对振子的弹力大小？（F∝x） [操作电脑，进行模拟] （通过观察和思考，让学生归纳总结出：）在弹性限度内，振子总是受到指向平衡位置的回复力（弹力）的作用，回复力的方向跟振子对平衡位置的位移方向相反，回复力的大小跟这个位移x的大小成正比，它们之间的关