2019版高中物理 11.1 簡諧運(yùn)動(dòng)教學(xué)簡案 新人教版選修3-4.doc

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2019版高中物理 11.1 簡諧運(yùn)動(dòng)教學(xué)簡案 新人教版選修3-4 【學(xué)習(xí)目標(biāo)】 1．通過對(duì)一些現(xiàn)象的觀察和分析，了解什么叫振動(dòng)。 2．認(rèn)識(shí)彈簧振子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，理解它是一種理想化模型。 3．理解什么叫簡諧運(yùn)動(dòng)，知道它是一種最簡單、最基本的振動(dòng)，能夠初步分析其運(yùn)動(dòng)特征。 4．了解簡諧運(yùn)動(dòng)振動(dòng)圖象的得出過程，知道它是一條正弦或余弦曲線。 5．理解簡諧運(yùn)動(dòng)圖象的物理意義，會(huì)由圖象定性討論振子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。 【教學(xué)過程】 (一)機(jī)械振動(dòng) 1.教師講解：同學(xué)們?cè)诿枋銮傧业倪\(yùn)動(dòng)時(shí)提出了“琴弦在原來的靜止位置附近振動(dòng)”，或“琴弦在未開始振動(dòng)時(shí)的位置附近振動(dòng)”，那么同學(xué)們想一想：琴弦靜止時(shí)或琴弦未振動(dòng)時(shí)所受合力有什么特點(diǎn)? 學(xué)生答：此時(shí)琴弦所受合力為零. 2.教師總結(jié)：我們把振動(dòng)物體所受合力等于零時(shí)所處的位置叫平衡位置. 3.教師問：同學(xué)們觀察得到：琴弦做的是小幅度的振動(dòng)，并且撥動(dòng)琴弦一下，它就要在平衡位置附近振動(dòng)多次，你認(rèn)為這個(gè)特點(diǎn)該如何概括? 學(xué)生答：琴弦的運(yùn)動(dòng)具有往復(fù)性. 教師問：琴弦所做的運(yùn)動(dòng)就叫機(jī)械振動(dòng)，那么現(xiàn)在請(qǐng)同學(xué)們結(jié)合琴弦運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)描述一下什么是機(jī)械振動(dòng). 學(xué)生答：物體的振動(dòng)發(fā)生在平衡位置的附近，且做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，這就是機(jī)械振動(dòng). 4.教師總結(jié)并板書： 物體在平衡位置附近所做的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，叫機(jī)械振動(dòng).并在平衡位置和往復(fù)二處加以強(qiáng)調(diào). 5.同學(xué)們還能夠舉出哪些運(yùn)動(dòng)是簡諧運(yùn)動(dòng)? 學(xué)生舉例： ①音叉發(fā)聲時(shí)所做的振動(dòng)； ②鐘擺的擺動(dòng)； ③在彈簧下端掛一個(gè)小球，拉一下小球，小球所做的運(yùn)動(dòng)； ④水中浮標(biāo)的上下浮動(dòng)； ⑤樹梢在微風(fēng)中的擺動(dòng)； ⑥擔(dān)物行走時(shí)扁擔(dān)的振動(dòng). 6.教師對(duì)學(xué)生進(jìn)行激勵(lì)評(píng)價(jià)，并用多媒體展示學(xué)生所舉的幾個(gè)例子，注意在多媒體展示過程中強(qiáng)化“平衡位置”和“往復(fù)運(yùn)動(dòng)”. 過渡引入：同學(xué)們，我們?cè)谇斑厡W(xué)過了直線運(yùn)動(dòng)和曲線運(yùn)動(dòng)，在直線運(yùn)動(dòng)中，我們研究了勻速直線運(yùn)動(dòng)和勻變速直線運(yùn)動(dòng)，對(duì)其他復(fù)雜的直線運(yùn)動(dòng)不做研究；在曲線運(yùn)動(dòng)中我們學(xué)習(xí)了平拋運(yùn)動(dòng)和勻速圓周運(yùn)動(dòng)，對(duì)于復(fù)雜的曲線運(yùn)動(dòng)也沒有過多涉及；那么同學(xué)們想一下：在物理中我們研究的都是一些什么樣的運(yùn)動(dòng)? 學(xué)生答：研究的是最簡單、最基本的運(yùn)動(dòng). 教師：同樣的，研究振動(dòng)也要從最簡單、最基本的振動(dòng)著手，這種振動(dòng)叫做簡諧運(yùn)動(dòng). 板書：一、簡諧運(yùn)動(dòng) (二)簡諧運(yùn)動(dòng) 1.教師講：同前面學(xué)過的勻速直線運(yùn)動(dòng)、平拋運(yùn)動(dòng)一樣，今天學(xué)習(xí)的簡諧運(yùn)動(dòng)也是一種理想化的振動(dòng)，下面我們就來觀察一個(gè)實(shí)例： 2.老師介紹彈簧振子 ①在實(shí)物投影儀上展示水平彈簧振子. ②用多媒體分步展示，并給學(xué)生介紹它的組成： ａ.有孔的小球； ｂ.有孔小球拴在彈簧的一端； ｃ.有孔小球和彈簧一起穿在水平桿上. ③學(xué)生閱讀課文有關(guān)部分：回答彈簧振子的哪些因素忽略不計(jì)? 學(xué)生答：小球在桿上滑動(dòng)時(shí)，小球和水平桿之間的摩擦忽略不計(jì)；彈簧的質(zhì)量比小球的質(zhì)量小得多，也可忽略不計(jì). ④教師總結(jié)：把一個(gè)有孔的小球安在彈簧的一端，彈簧的另一端固定，小球穿在光滑的水平桿上，可以在桿上滑動(dòng)，這樣的系統(tǒng)稱為彈簧振子，其中的小球常稱為振子. 板書：彈簧振子(理想化模型) 3.研究彈簧振子的運(yùn)動(dòng) 把彈簧振子放到實(shí)物投影儀上： ａ.讓彈簧振子自由伸長，此時(shí)振子靜止在O點(diǎn)，問，此時(shí)振子受到哪些力的作用? 學(xué)生答：振子靜止在O點(diǎn)時(shí)，彈簧沒有發(fā)生形變，對(duì)振子沒有彈力的作用，此時(shí)振子受到重力和桿的支持力作用. 師總結(jié)：當(dāng)振子處于O點(diǎn)時(shí)，振子所受合力為零，我們把O點(diǎn)叫做振子的平衡位置. ｂ.把振子向右拉到A點(diǎn)，松手，問：松手后的瞬間振子受到哪些力的作用? 學(xué)生：振子受到重力、支持力、彈簧的拉力作用. 老師總結(jié)：此時(shí)振子受到的合力也就等于彈簧的拉力，方向向左. ｃ.觀察松手后，振子將做什么運(yùn)動(dòng)? 學(xué)生：以O(shè) 點(diǎn)為平衡位置，在A點(diǎn)Ａ′之間做往復(fù)運(yùn)動(dòng). ｄ.在實(shí)物投影儀上找到O、A、A′的位置，并測(cè)量，OA與OA′之間距離，得到：A和 Ａ′關(guān)于O點(diǎn)是對(duì)稱的. 4.分析彈簧振子由A到O的運(yùn)動(dòng) ①用多媒體課件模擬振子由A到O的運(yùn)動(dòng). ②教師介紹彈簧振子的位移總是相對(duì)于平衡位置而言的，即彈簧振子的位移，初位置是平衡位置，末位置是振子所在的位置. ③分步討論彈簧振子在從Ａ→O運(yùn)動(dòng)過程中的位移、合力、速度、加速度的大小和方向的變化規(guī)律： ａ.從A到O運(yùn)動(dòng)中，位移的大小和方向如何?大小如何變化? 學(xué)生答：由A到O運(yùn)動(dòng)過程中，位移方向由Ｏ→Ａ，因?yàn)槲灰频姆较蚴菑某跷恢?，指向末位置；隨著振子不斷地向O靠近，位移越來越小. ｂ.從Ａ→Ｏ過程中，速度方向如何?大小如何變化? 學(xué)生答：從A到O運(yùn)動(dòng)過程中，速度方向是從Ａ→Ｏ，因?yàn)槲矬w的速度方向與運(yùn)動(dòng)方向一致.隨著振子不斷地向O靠近，彈簧勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，所以小球的速度越來越大. ｃ.從A到O運(yùn)動(dòng)過程中，小球所受的合力有什么特點(diǎn)? 學(xué)生答：因?yàn)樾∏蚬彩苋齻€(gè)力：彈簧的拉力、桿的支持力和小球的重力，而重力和支持力已相互平衡，所以合力的變化與彈簧彈力的變化相同. 所以從Ａ→Ｏ過程中，據(jù)胡克定律得到：物體所受的合力變小，方向指向平衡位置. ｄ.從A到O運(yùn)動(dòng)過程中，振子(小球)的加速度方向如何?大小如何變? 學(xué)生答：據(jù)牛頓第二定律得：小球從A到O運(yùn)動(dòng)過程中，加速度變小，方向指向平衡位置. 5.學(xué)生討論分析振子從O到Ａ′，從Ａ′到O，從O到A的運(yùn)動(dòng)情況，并填表 ① 用多媒體出示下列表格 振子的運(yùn)動(dòng) A→O 　O→A′ 　　A′→O 　O→A 對(duì)平衡位置的位移的方向？大小如何變化 方向水平向左，不斷增大 方向水平向左，不斷增大 水平向左，不斷減小 水平向右，不斷增大 振子所受的合力方向怎樣？大小如何變化？ 方向水平向左，大小不斷減小 水平向右，不斷增大 水平向右，不斷減小 水平向左，不斷增大 加速度的方向怎樣？大小如何變化？ 水平向左，不斷減小 水平向右，不斷增大 水平向右，不斷減小 水平向左，不斷增大 速度的方向怎樣？大小如何變化？ 水平向左，不斷增大 水平向左，不斷減小 水平向右，不斷增大 水平向右，不斷減小 ②學(xué)生討論后，用多媒體課件將結(jié)果逐項(xiàng)顯示到表格中. 6.填表結(jié)束后，針對(duì)表格中顯示的信息，回答下列問題： ①彈簧振子在往復(fù)運(yùn)動(dòng)過程中，彈簧的彈力對(duì)振子起什么作用?它的方向有什么特點(diǎn)? ②彈簧振子的位移方向有什么特點(diǎn)?據(jù)實(shí)驗(yàn)八的結(jié)論：位移和彈簧的彈力之間有什么關(guān)系? 7.學(xué)生答： ①在振子的往復(fù)運(yùn)動(dòng)中，彈簧的彈力對(duì)振子所起的作用是使振子能返回平衡位置，它的方向總是指向平衡位置. ②在振子的往復(fù)運(yùn)動(dòng)中，振子的位移方向總是指向平衡位置，據(jù)表中所列，結(jié)合胡克定律得到：振子受到彈簧的彈力與位移是成正比的. 8.教師總結(jié)并板書： ①振子所受彈力的方向總指向平衡位置，它的作用是使振子能返回平衡位置，這個(gè)力叫回復(fù)力. ②回復(fù)力是效果力. ③回復(fù)力的方向與振子偏離平衡位置的位移方向相反，大小成正比. 9.結(jié)合上述特點(diǎn)，總結(jié)什么是簡諧運(yùn)動(dòng)并板書： 物體在跟偏離平衡位置的位移大小成正比，并且總指向平衡位置的回復(fù)力的作用下的振動(dòng)，叫做簡諧運(yùn)動(dòng). 10.用多媒體展示簡諧運(yùn)動(dòng)的幾個(gè)實(shí)例： ①音叉叉股上各點(diǎn)的振動(dòng)是簡諧運(yùn)動(dòng)； ②彈簧片上各點(diǎn)的振動(dòng)是簡諧運(yùn)動(dòng)； ③擺的擺錘上各點(diǎn)的振動(dòng)是簡諧運(yùn)動(dòng). 【典型范例】 1．下列說法正確的是（ A ） A．彈簧振子的運(yùn)動(dòng)是簡諧運(yùn)動(dòng) B．簡諧運(yùn)動(dòng)是機(jī)械運(yùn)動(dòng)中最簡單、最基本的一種運(yùn)動(dòng) C．做簡諧運(yùn)動(dòng)的物體每經(jīng)過同一位置時(shí)，其速度、位移都相同 D．做簡諧運(yùn)動(dòng)的物體在平衡位置兩側(cè)對(duì)稱的位置上，其速度、位移都相反 2．如圖所示為某質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象，由圖象可知（ BCD ） 0 t/s y/cm 8 -8 2 4 6 A．振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)離平衡位置的最大距離為16cm B．t=3s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)位移y=－8cm C．t=6s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)通過平衡位置 D．從t=1s時(shí)刻到t=3s時(shí)刻內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)速度方向不變 3．教材第5頁問題與練習(xí)3、4 【課堂例題】 1．彈簧振子是一種理想化模型，表現(xiàn)在（ ABC ） A．彈簧為輕彈簧，質(zhì)量為零 B．振子為只有質(zhì)量沒有大小的質(zhì)點(diǎn) C．彈簧振子簡諧運(yùn)動(dòng)過程中一切摩擦阻力忽略不計(jì) D．彈簧振子只能在水平面內(nèi)做簡諧運(yùn)動(dòng) 2．你能從圖象中提煉出振子的運(yùn)動(dòng)信息嗎？如圖所示，為一振動(dòng)物體的位移—時(shí)間圖象，試根據(jù)圖象回答下面的問題 0 t/s y/cm 10 -10 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 -5 5 a b c d e f （1）該物體做什么運(yùn)動(dòng)？（簡諧運(yùn)動(dòng)） （2）振動(dòng)物體位移的最大值是多少？ （3）t=0.15s時(shí)刻物體的運(yùn)動(dòng)速度方向怎樣？其大小如何變化？（y軸正方向） （4）圖象哪些點(diǎn)表示物體正通過y=－5cm位移處？ 思考：某同學(xué)對(duì)上題圖象的觀察分析，作出了下列判斷，其中正確的是【 ABD 】 A．c點(diǎn)和d點(diǎn)，物體位移均為y=5cm，即表示物體連續(xù)兩次通過同一位置 B．b點(diǎn)和c點(diǎn)，物體速度方向相同 C．t=0.2s時(shí)，物體位移為零，t=0.5s時(shí)，物體位移為10cm D．從0到0.4s，物體通過的路程為40cm 【教學(xué)反思】