简谐运动

一、简 谐 运 动 仙桃市实验高级中学 陈德友 一、教学目标： 1．物理知识 （1）了解什么是机械振动 （2）理解简谐运动回复力的特征 （3）理解在一次全振动过程中回复力、加速度、速度随偏离平衡位置的位移变化的规律 2．能力培养 通过观察演示实验，概括出机械振动的特征，培养学生的观察、概括能力；通过相关物理量变化规律的学习，培养分析、推理能力 3．渗透物理学方法的教育，运用理想化方法，突出主要因素，忽略次要因素，抽象出物理模型———弹簧振子，研究弹簧振子在理想条件下的振动 二、教学重点： 使学生掌握简谐运动的回复力特征及相关物理量的变化规律 三、教学难点： 简谐运动中相关物理量的变化规律 四、教 具： 轻弹簧和钩码，水平弹簧振子，钢板尺、铁架台、CAI课件、计算机、大屏幕. 五、教学过程 （一）新课引入 【演示】演示图所示实验，在弹簧下端挂一个钩码，拉一下钩码，引导学生注意观察钩码的运动情况。 提问：钩码的运动有哪些特点？ 学生讨论，然后请一位学生归纳。师生共同分析后，抓住“平衡位置”和“往复性”两个基本特征，得出“机械振动”的概念。 日常生活中经常会遇到机械振动的情况：机器的振动，桥梁的振动，树枝的振动，乐器的发声，心脏的跳动，声带的振动……它们的振动比较复杂，但这些复杂的振动都是由简单的振动组成的，因此，我们的研究仍从最简单、最基本的机械振动开始．刚才演示的就是一种最简单、最基本的机械振动，叫做简谐运动。 （二）进行新课 1．机械振动 物体在平衡位置附近所做的往复运动,叫做机械振动,简称振动. 2.简谐运动的特点 （1）弹簧振子 【演示】演示水平弹簧振子（滑块）的振动,提出问题: ①、滑块振动的时间是长还是短？ ②、如果滑块受到更大的摩擦阻力，其结果如何？（振动时间更短，甚至不振动。） ③、如果滑块受到的阻力忽略不计，弹簧的质量比滑块的质量小得多，也忽略不计，其结果如何？ （滑块将持续振动。） 【演示】(计算机)理想条件下的弹簧振子（小球）的振动. 【讨论】 a．滑块的运动是平动，可以看作质点 b．弹簧的质量远远小于滑动的质量，可以忽略不计 一个轻质弹簧联接一个质点，弹簧的另一端固定，就构成了一个弹簧振子 c．通常情况下，阻力太大，振子不振动或振动时间很短；阻力很小时，振子振动，但终究也会慢慢停下来。 我们研究在没有阻力的理想条件下弹簧振子的运动。 （2）弹簧振子振动的原因 当把振子从它静止的位置O拉开一小段距离到A再放开后，它为什么会在A—O—A’之间振动呢？请同学们运用已学过的力学知识认真分析、思考。 【归纳】 分析振子受力及从A→O→A’→O→A的运动情况，突出弹力方向及在O点振子由于惯性继续运动。 由上述分析可知，物体做机械振动时，一定受到指向平衡位置的力，这个力的作用总能使物体回到平衡位置，这个力叫回复力，回复力是根据力的效果命名的，对于弹簧振子，它是弹力。 （与匀速圆周运动中的向心力作比较） 回复力可以是弹力，或其它的力，或几个力的合力，或某个力的分力。 在O点，回复力为零，叫振动的平衡位置。 （3）简谐运动的特征 弹簧振子在振动过程中，回复力的大小和方向与振子偏离平衡位置的位移有直接关系。在研究机械振动时，我们把偏离平衡位置的位移简称为位移 【讨论】 振子从A运动到B时，位移大小为|OB|，方向向右 振子从A’运动到C时，位移大小为|OC|，方向向左 振子运动到O时，位移为零 位移可以用振子坐标x来表示 【提问】 弹簧振子振动时，回复力与位移是什么关系？ 【归纳】 根据胡克定律，弹簧振子的回复力与位移成正比，与位移方向相反。 Ｆ＝－ｋｘ 回复力具有这种特征的振动叫简谐运动。 物体在跟位移大小成正比，并且总指向平衡位置的回复力的作用下的振动，叫简 ... ...