2022年高二物理 （人教大綱版）第二冊(cè) 第九章 機(jī)械振動(dòng) 三、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖象(第一課時(shí))

2022年高二物理 （人教大綱版）第二冊(cè) 第九章 機(jī)械振動(dòng) 三、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖象(第一課時(shí))從容說(shuō)課 本節(jié)課講述簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖象.圖象是形象地反映變化規(guī)律的一種重要手段,在現(xiàn)實(shí)生活中各種圖象隨處可見(jiàn),而本節(jié)所學(xué)圖象是用來(lái)反映做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的物體位移隨時(shí)間的變化規(guī)律.通過(guò)對(duì)圖象的分析.能形象地、準(zhǔn)確地反映出振動(dòng)物體在任一時(shí)刻所處的位移,能反映出振動(dòng)物體振動(dòng)的周期、振幅,能判斷出振動(dòng)物體的運(yùn)動(dòng)方向,從而使我們對(duì)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)有一個(gè)更深刻的認(rèn)識(shí).同時(shí)學(xué)好本節(jié)內(nèi)容還有助于下一章的學(xué)習(xí),為以后的工作、生活、學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)正是由于本節(jié)內(nèi)容起到了承上啟下的作用.所以實(shí)現(xiàn)的尤為重要,須要學(xué)生認(rèn)真學(xué)習(xí)、真正掌握 根據(jù)本節(jié)內(nèi)容的特點(diǎn)及地位,對(duì)本節(jié)教學(xué)目標(biāo)定位如下： 1.知道簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)圖象的形狀是一條正、余弦曲線(xiàn) 2.知道簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)圖象各軸所表示的物理量,并理解圖象的物理意義 3.能根據(jù)實(shí)際的簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)作出振動(dòng)物體的振動(dòng)圖象,并能把圖象所反映的振動(dòng)情況和實(shí)際的簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)對(duì)應(yīng)起來(lái) 4.會(huì)利用圖象判斷振動(dòng)物體的振幅，周期和頻率 本節(jié)課的教學(xué)重點(diǎn)定位于： 1.簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)物體振動(dòng)圖象的繪制 2.簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)圖象的應(yīng)用 本節(jié)課的難點(diǎn)定位于： 1.根據(jù)振動(dòng)繪制圖象的實(shí)際操作 2.把圖象還原到實(shí)際的振動(dòng)中去 結(jié)合本節(jié)課的目標(biāo),重、難點(diǎn),對(duì)本節(jié)課教學(xué)要采用學(xué)生多動(dòng)腦、教師勤輔導(dǎo)的教學(xué)模式充分體現(xiàn)學(xué)生的主導(dǎo)地位,盡量給學(xué)生提供充分展示自己才智的機(jī)會(huì),激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，更好地完成本節(jié)教學(xué) 鑒于上述情況，對(duì)本節(jié)的教學(xué)程序定位如下： 復(fù)習(xí)提問(wèn)導(dǎo)入新課分析頻閃照片繪制振動(dòng)圖象應(yīng)用圖象解決問(wèn)題小結(jié)本節(jié)內(nèi)容 教學(xué)目標(biāo) 一、知識(shí)目標(biāo) l.知道振動(dòng)圖象的形狀是一條正弦或者余弦曲線(xiàn) 2.知道圖象各軸所表示的物理量,并理解振動(dòng)圖象所反映的物理意義 3.能根據(jù)物體的振動(dòng)繪制其振動(dòng)圖象,并能把圖象還原到振動(dòng)中去 4.會(huì)應(yīng)用圖象求解振動(dòng)物體的振幅,周期頻率 二、能力目標(biāo) 1.培養(yǎng)學(xué)生養(yǎng)成用圖象反映各種規(guī)律的習(xí)慣及對(duì)圖象繪制的能力 2.提高學(xué)生對(duì)圖象的閱讀、理解能力 三、德育目標(biāo) 1.通過(guò)對(duì)圖象的教學(xué),培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度. 2.通過(guò)對(duì)圖象繪制的教學(xué),培養(yǎng)學(xué)生的審美能力. 教學(xué)重點(diǎn) 1.圖象的繪制 2.圖象的應(yīng)用 教學(xué)難點(diǎn) 1.根據(jù)振動(dòng)繪制圖象的實(shí)際操作. 2.把圖象與振動(dòng)對(duì)應(yīng)起來(lái). 教學(xué)方法 1.指導(dǎo)學(xué)生自己動(dòng)手繪制圖象.2.通過(guò)實(shí)例,強(qiáng)化訓(xùn)練.3.多媒體輔助教學(xué).教學(xué)用具投影片、CAI課件、彈簧振子課時(shí)安排 1課時(shí) 教學(xué)過(guò)程 一、新課導(dǎo)入 1.復(fù)習(xí)提問(wèn) 如何反映簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的強(qiáng)弱和振動(dòng)快慢? 彈簧振子的周期與哪些因素有關(guān)? 學(xué)生活動(dòng) 積極參與、勇于發(fā)言. (1)用振幅來(lái)反映振動(dòng)的強(qiáng)弱,用周期和頻率來(lái)反映振動(dòng)的快慢. (2)彈簧振子的振動(dòng)周期為固有周期,只與彈簧的勁度系數(shù)和振子的質(zhì)量有關(guān). 教師對(duì)學(xué)生的表現(xiàn)給予表?yè)P(yáng) 2.新課導(dǎo)人 通過(guò)前面的學(xué)習(xí)、我們對(duì)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)已有了一定的認(rèn)識(shí)哪位同學(xué)能具體地把簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)描述清楚呢? 學(xué)生活動(dòng) 積極參與,踴躍發(fā)言 1.理想狀態(tài)下彈簧振子的振動(dòng)就是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng) 2.物體受到F=-kx這樣回復(fù)力作用時(shí)所做的振動(dòng)就是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng) 學(xué)生的答案可能還有很多，教師可對(duì)學(xué)生的回答進(jìn)行激勵(lì)評(píng)價(jià) 我們除了用語(yǔ)言、公式來(lái)反映物理規(guī)律解,還可以用圖象來(lái)直觀(guān)地反映物體的運(yùn)動(dòng).這種方法就是我們?cè)谥本€(xiàn)運(yùn)動(dòng)中所學(xué)過(guò)的圖象法今天，我們就一起來(lái)學(xué)習(xí)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖象 二、新課教學(xué) (一)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)圖象 基礎(chǔ)知識(shí) 請(qǐng)同學(xué)們回憶直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)中所學(xué)的圖象，并觀(guān)察彈簧振子的振動(dòng)，思考下列問(wèn)題 投影出示 1.圖象包括哪些部分? 2.圖象的作用是什么? 3.對(duì)彈簧振子的振動(dòng)(簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng))我們用圖象來(lái)反映其什么變化規(guī)律更直觀(guān)? 4.繪制出彈簧振子振動(dòng)圖象的直角坐標(biāo)系,并標(biāo)出各軸所表示的物理量及分度. 學(xué)生觀(guān)察彈簧振子振動(dòng)后，得出結(jié)論： 1.圖象包括兩條反映不同物理量的軸所構(gòu)成的直角坐標(biāo)系和反映兩物理量相互關(guān)系的一條曲線(xiàn)(圖線(xiàn)) 2.圖象的作用就是用來(lái)反映函數(shù)隨自變量的變化關(guān)系的 3.對(duì)于簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的物體來(lái)說(shuō)，它隨時(shí)間位置不停地發(fā)生變化我們可以用圖象來(lái)反映其位移隨時(shí)間的變化規(guī)律.從而體現(xiàn)出簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn).描繪出簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的規(guī)律. 4.對(duì)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的物體,其時(shí)間與位移構(gòu)成的坐標(biāo)系如圖所示： 深入探究 請(qǐng)同學(xué)們閱讀課文，分析課本上對(duì)彈簧振子所拍的頻閃照片(相隔相同的時(shí)間t0，對(duì)振子拍一次照，記下此刻振子的位置)思考下列問(wèn)題： 投影出示 1.甲圖中顯示了振子什么樣的運(yùn)動(dòng)情況? 2.乙圖中顯示了振子什么樣的運(yùn)動(dòng)情況? 3.丙圖中反映了振子什么樣的運(yùn)動(dòng)情況? 4.讀取各圖中振子位置與時(shí)間的對(duì)應(yīng)值 5.把每組對(duì)應(yīng)值作為坐標(biāo)，在直角坐標(biāo)系中指出其位置 6.把指出的所有點(diǎn)用一光滑的曲線(xiàn)連接起來(lái) 學(xué)生閱讀課文，分析照片后完成上述各題 1.甲照片中只有一個(gè)小球，始終在同一位置，說(shuō)明小球處于靜止?fàn)顟B(tài)，即停留在其平衡位置，此時(shí)小球所在位置即為振動(dòng)的平衡位置。 2.乙照片從左向右出現(xiàn)了幾個(gè)間隔不等的小球，離甲圖所示平衡位置越近，位置間距越大，由于拍照時(shí)間間隔相等，說(shuō)明其運(yùn)動(dòng)的速度在逐漸增大，即此圖表示小球被拉到左端放手后，在向右周期內(nèi)的運(yùn)動(dòng)位置。 3.丙圖中小球的分布與乙相似，即它表示小球從最右端向最左運(yùn)動(dòng)的半周期內(nèi)位置與時(shí)間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。 4.學(xué)生經(jīng)觀(guān)測(cè)后得出： 時(shí)間(如)O36912位置(min)一200200205在坐標(biāo)上找出各點(diǎn)如左下圖6.描出的曲線(xiàn)如右上圖所示 教師總結(jié) 從上面的學(xué)習(xí)我們知道：繪制一個(gè)圖象通常需要三步： 建立直角坐標(biāo)系,標(biāo)出每一坐標(biāo)軸的長(zhǎng)度單位 根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)得的數(shù)據(jù),在所作坐標(biāo)系中描出對(duì)應(yīng)的點(diǎn) 把在坐標(biāo)系中描出的點(diǎn),用一光滑的曲線(xiàn)連接起來(lái),構(gòu)成圖象 在我們了解了作圖步驟,認(rèn)識(shí)了圖象形狀以后,我們常可以用“五點(diǎn)法”來(lái)繪制振動(dòng)圖象.即：在坐標(biāo)系中描出三個(gè)峰位,兩個(gè)平衡位置,五個(gè)點(diǎn)后,即可用光滑曲線(xiàn)連接成圖. 基礎(chǔ)知識(shí)應(yīng)用 請(qǐng)同學(xué)們分成三個(gè)小組：第一小組以3t0零時(shí)刻；第二小組以6t0計(jì)時(shí)零時(shí)刻，第三小組以9t0為計(jì)時(shí)零時(shí)刻用“五點(diǎn)法”描出彈簧振子的振動(dòng)圖象 投影展示參考圖象 第一組繪制的圖象如左下圖示： 第二組繪制的圖象如右上圖所示： 第三組繪制的圖象如右圖所示 (二)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)圖象的應(yīng)用 基礎(chǔ)知識(shí) 投影出示 某簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)圖象如右圖所示： 請(qǐng)同學(xué)們根據(jù)此圖思考下列問(wèn)題： 投影出示 1.圖象中所反映的質(zhì)點(diǎn)的振幅是多少? 2.圖象中所描述的振子的周期是多少? 3.其頻率又是多少? 學(xué)生觀(guān)察圖象后得出結(jié)論 1. A=5 cm 2.T=0.8 s 3.r= =1.25 Hz 深入探究 試從上圖中分析下列各題： 1.振子在00.2 s內(nèi)的回復(fù)力方向如何?加速度方向如何? 2.振子在0.20.4 s內(nèi)速度方向如何，其大小如何? 學(xué)生分析,討論后得出答案： 1.振子在00.2 s內(nèi)： a回復(fù)力：沿負(fù)方向指向平衡位置 b加速度：沿負(fù)方向指向平衡位置 2.振子在0.20.4 s內(nèi)： a速度方向：由于圖象斜率為負(fù)值,故速度沿負(fù)方向,指向最大位移處 b速度大?。河捎趫D象斜率逐漸變小,故速度逐漸變小 教師總結(jié) 通過(guò)上面學(xué)習(xí)我們知道： 1.圖象最大值為振幅 2.峰峰谷谷間距為周期 3.周期倒數(shù)為斜率 4.回復(fù)力、加速度方向指向平衡位置 5.速度方向看圖象斜率的正負(fù) 6.速度的大小變化看斜率的變化 基礎(chǔ)知識(shí)應(yīng)用 在光滑水平桿上，一彈簧振子r2 0點(diǎn)為中心在BC間做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),如圖所示,振動(dòng)周期為2s問(wèn)：振動(dòng)中小球由B到C，由O到C，由O到OC的中點(diǎn)各需要多少時(shí)間? 參考答案畫(huà)正弦圖象如圖所示.在位移x軸上取，所對(duì)應(yīng)的橫坐標(biāo)上相當(dāng)于30°,即為的所以從O到OC的中點(diǎn)所需時(shí)間為；×= (s) 由B到C為半個(gè)周期，需時(shí)=1 s 由0到C為T(mén)，需時(shí)=0.5s(三)非簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的振動(dòng)圖象 1.學(xué)生閱讀課文，思考： 這些圖與我們所學(xué)的簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)圖象有何關(guān)系? 參考答案復(fù)雜的振動(dòng)圖象都是由簡(jiǎn)單的簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)圖象復(fù)合而成的. 2.應(yīng)用多媒體教學(xué)手段展示復(fù)雜圖象的合成過(guò)程 三、小結(jié) 1.先請(qǐng)學(xué)生代表小結(jié) 2.投影 本節(jié)課我們學(xué)習(xí)了簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖象,其中 (1)從圖象上可以知道振動(dòng)物體任一時(shí)刻的位移 (2)從振動(dòng)圖象上可以看出振幅和周期 (3)從振動(dòng)圖象上還可以知道某時(shí)刻的運(yùn)動(dòng)情況 總之,從圖象上獲取信息，應(yīng)用圖象學(xué)習(xí)物理知識(shí),分析實(shí)際問(wèn)題有十分重要的作用。 四、作業(yè) 1.完成課后作業(yè) 2.復(fù)習(xí)本節(jié)內(nèi)容 3.預(yù)習(xí)下節(jié)內(nèi)容 五、板書(shū)設(shè)計(jì) 六、本節(jié)優(yōu)化訓(xùn)練設(shè)計(jì) 1.如圖所示為某質(zhì)點(diǎn)P在04 s內(nèi)的振動(dòng)圖象.下列敘述正確的是（） A.再過(guò)1 s，該質(zhì)點(diǎn)的位移是正的最大 B.再過(guò)1 s該質(zhì)點(diǎn)的速度方向向上 C.再過(guò)1 s該質(zhì)點(diǎn)的加速度方向向上 D.再過(guò)1 s，該質(zhì)點(diǎn)加速度最大 2.圖甲為單擺的振動(dòng)圖象,圖乙為單擺做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的實(shí)際情況圖.試在圖乙中標(biāo)出t時(shí)刻擺球所在的實(shí)際位置及振動(dòng)方向 3.如圖所示是一單擺的振動(dòng)圖象，在t1、t2時(shí)刻相同的物理量是 ( ) A.位移 B.速度 C.加速度 D.勢(shì)能 4.一個(gè)彈簧振子在A、B問(wèn)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。O為平衡位置，如圖所示,以某一時(shí)刻作計(jì)時(shí)點(diǎn)(t為零)，經(jīng)周期，振子具有正方向最大的加速度.那么在下述幾個(gè)振動(dòng)圖象中，能正確反映振子振動(dòng)情況的是(以向右為正方向) ( )直線(xiàn)oo一曼5.如圖甲是表示簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)圖象的裝置，當(dāng)盛砂漏出的砂隨木板N被勻均地拉出時(shí)，從擺動(dòng)著的漏斗中漏出的砂在板上形成的曲線(xiàn)顯示出擺的位移隨時(shí)間變化的關(guān)系，板上的直線(xiàn)OO1代表時(shí)間軸。圖乙是兩個(gè)擺中的砂在各自木板上形成的曲線(xiàn)。若板N1和板N2拉動(dòng)的速度v1和v2和關(guān)系為v2=2 v1,則板N1、N2上曲線(xiàn)所代表的振動(dòng)周期T1和T2的關(guān)系為： AT2 T1 BT2 2T1 CT2 4T1 DT2 T16.如圖所示是一個(gè)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象,據(jù)圖象求； (1)振動(dòng)的振幅； (2)振動(dòng)的頻率；(3)在t=0.1 s,0.3 s，0.7 s時(shí)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向； (4)質(zhì)點(diǎn)的速度首次具有最大負(fù)值的時(shí)刻和位置； (5)質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的加速度首次具有最大負(fù)值的時(shí)刻和位置； (6)在O.6O.8 s這段時(shí)間內(nèi)質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)情況 7.一質(zhì)點(diǎn)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，其位移x與時(shí)間t的關(guān)系曲線(xiàn)如圖所示 ( ) A.質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)的頻率為0.25 Hz B.質(zhì)點(diǎn)的振幅為2 cm C.t=3 s時(shí),質(zhì)點(diǎn)的速度最大 D.t=4 s時(shí),質(zhì)點(diǎn)所受的合力為零 8.一質(zhì)點(diǎn)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，其位移x隨時(shí)間t的關(guān)系曲線(xiàn)如圖所示由圖可知，在t=4 s，質(zhì)點(diǎn)的速度和加速度分別為( ) A.速度為正的最大值,熱速度為零 B.速度為負(fù)的最大值,加速度為零 C.速度為零,加速度為正的最大值 D.速度為零,加速度為負(fù)的最大值 參考答案 1.AD 2.原圖中的C點(diǎn)即是對(duì)應(yīng)的位置 3.BD 4.D 5.D提示：由兩曲線(xiàn)可知,在相同的時(shí)間t1內(nèi)，N2上的曲線(xiàn)顯示單擺2完成了兩次全振動(dòng).但由于v2=2v1，實(shí)際上單擺2完成了四次全振動(dòng) 6.(1)5 cm (2)f=1.25 Hz (3)t=0.1 s，0.7 s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向向上；t=0.3 s，0.5 s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向向下 (4)t=0.4 s時(shí)，首次具有速度的最大負(fù)值,此時(shí)質(zhì)點(diǎn)在平衡位置處 (5)t=0.2 s時(shí),首次具有加速度的最大負(fù)值，此時(shí)質(zhì)點(diǎn)在正的最大位移處 (6)在0.60.8s這段時(shí)間內(nèi)質(zhì)點(diǎn)做加速運(yùn)動(dòng) 7.ABC 8.D