2.2 简谐运动的描述 教案

简谐运动的描述 【教学目标】 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。 【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。 【教学过程】 一、复习提问、新课导入 【师】同学们，上节课我们接触到了一种新的运动形式———振动，也认识了一个新的理想化模型———弹簧振子。 （flash同步播放）通过研究弹簧振子的位移随时间变化的关系，发现弹簧振子的位移随时间按正弦规律变化。我们把这样的运动叫做简谐运动，它让我们再次感受到物理中的简洁与对称美，同时它更是物理和数学的完美结合。那么今天我们的物理课堂就从数学开始讲起。 【问1】数学中我们正弦函数的一般表达式是什么？ 【生】 【问2】在振动位移图像中，横坐标和纵坐标有特定的含义，分别是什么呢？ 【生】分别是时间t和位移x。 【问3】所以我们可以将刚才数学中正弦函数的一般表达式改写一下，改成？ 【生】 【师】这个表达式应该能反映简谐运动的特征，那么其中的A、ω、φ代表怎样的物理意义呢？带着这样的疑问，我们一起走进今天的物理课堂———简谐运动的描述。 二、新课教学 （一）振幅 【师】先请同学们来看个实验。我们把弹簧振子竖直悬挂，悬点固定，让我们一起通过传感器来看看它在振动过程中位移随时间的变化关系。 【生】是按正弦规律变化的。 【师】我稍微变化一下，再做一次。 【对比实验】传感器显示竖直弹簧振子的位移-时间图象。（两次，幅度不同） 【问4】请同学们观察这两次振动的x-t图象，这两次振动最大的区别在于哪里？ 【生】振动的幅度不同 【问5】从图像中怎么看出？在表达式中怎么看出？ 【生】图像中就是离开平衡位置的最大距离不同；简谐运动表达式中的A的含义。 【师】在物理学中，我们用振幅来描述物体的振动强弱。它的定义是： （1）定义：振动物体离开平衡位置的最大距离，叫做振动的振幅。 （2）物理意义：振幅是描述振动强弱的物理量。 【问6】振幅是矢量还是标量？ 【生】标量，是距离，是大小。 （3）是标量，在国际单位制中，振幅的单位是米（m）。 【问7】请同学们谈谈简谐运动中位移和振幅的区别？ 【生】1．对于一个确定的简谐运动，振幅是不变的，位移是随时间改变的。 2．振幅是标量，位移是矢量。 （二）全振动 【师】简谐运动最大的特点就是往复性，我们把运动中最小的振动单元称为一次全振动。 【动画】弹簧振子展示全振动概念。（用多媒体展示一次全振动的四个阶段） 【问8】从A点开始，一次全振动的完整过程为？ 【生】A→O→B→O→A。 【问9】从向右经过O点开始一次全振动的完整过程为？ 【生】O→B→O→A→O。 【问10】若从振子经过C向右算起呢？ 【生】C→O→B→O→A→C。 【问11】请同学们归纳一下，怎样判断一次全振动？ 【生】1．回到原位置（位置复原）； 2．回到原状态（速度复原）； 3．连续（最短时间）。 【师】振动物体连续两次以相同速度通过同一点所经历的过程。（划重点：连续、同速、同点） 【问12】弹簧振子完成一次全振动的路程与振幅之间存在怎样的关系？ 【生】s=4A （三）周期、频率 【问13】大家可以发现，不管我们选择哪里作为研究起点，弹簧振子完成一次全振动的时间总是相同的，我们可以把这个时间定义为？ 【生】周期 【师】周期的定义就是 1．做简谐运动的物体完成一次全振动所需要的时间，叫做振动的周期，单位：s。 【问14】那么请同学们定义一下简谐运动中周期的孪 ... ...