2019-2020年高一物理簡諧運動的圖象三 人教版.doc

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2019-2020年高一物理簡諧運動的圖象三 人教版 第1課時 一、教學目標：1．正確理解簡諧運動圖象的物理含義，知道簡諧運動的圖象是一條正弦或余弦曲線。 2．能根據(jù)圖象直接讀出振動的振幅、周期（頻率）和任一時刻的位移，分析運動速度和加速度的變化及方向，從而由圖象了解物體的運動情況。 二、重點難點：1．簡諧運動圖象的物理意義。2．簡諧運動圖象的應用。 三、教學方法：實驗觀察 四、教 具：彈簧振子，音叉 五、教學過程 （一）引入新課 同學們知道，物體的運動規(guī)律可以用數(shù)學圖象來描述。 問：“你能說出那些運動圖象？”學生討論后回答：位移圖象、速度圖象。 引導學生說出勻速直線運動的位移s=vt,其圖象是一條過原點的直線；初速度為零的勻加速直線運動的位移s=at2/2，其圖象是一條過原點的拋物線；勻速直線運動的速度不變，圖象是一條平行時間軸的直線；初速度為零的勻加速直線運動的速度vt=at, 其圖象是一條過原點的直線.(教師可在黑板上畫出相應的圖象或讓學生到黑板上畫出來)雖然簡諧運動是較復雜的機械運動，其運動規(guī)律也可以用圖象表示。本節(jié)課我們來討論簡諧運動的圖象。 【板書】三 簡諧運動的圖象（或投影） （二）進行新課 中學階段，我們不討論簡諧運動的速度圖象，只討論簡諧運動的位移圖象，而且把簡諧運動的位移圖象叫做簡諧運動的振動圖象。 【板書】1、簡諧運動的位移圖象——振動圖象（或投影）簡諧運動的振動圖象是一條什么形狀的圖線呢？簡諧運動的位移指的是什么位移？（相對平衡位置的位移） 投影顯示課本所示的彈簧振子的頻閃照片，引導學生觀察。 取水平向右為位移的正方向，可得圖示各時刻振子相對平衡位置的位移。 投影：第一個T/2，(T=1.33s) 時間t 0 t0 2t0 3t0 4t0 5t0 6t0 位移x/mm -20.0 -17.8 -10.1 0.1 10.3 17.7 20.0 第二個T/2， 時間t 6t0 7t0 8t0 9t0 10t0 11t0 12t0 位移x/mm 20.0 17.7 10.3 0.1 -10.1 -17.8 -20.0 圖1 以縱軸表示位移x,橫軸表示時間t,根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)在坐標平面上描出各個點，并用平滑曲線將各點連接起來，得一條余弦曲線。（在黑板一邊畫出，如圖1） 這就是彈簧振子做簡諧運動的振動圖象. 彈簧振子的振動圖象，還可以用帶毛筆的彈簧振子在勻速移動的紙帶(或玻璃板)上畫出來。 【演示】當彈簧振子振動時，沿垂置于振動方向勻速拉動紙帶，毛筆P就在紙帶上畫出一條振動曲線。 說明：勻速拉動紙帶時，紙帶移動的距離與時間成正比，紙帶拉動一定的距離對應振子振動一定的時間，因此紙帶的運動方向可以代表時間軸的方向，紙帶運動的距離就可以代表時間。 介紹這種記錄振動方法的實際應用例子：心電圖儀、地震儀。（用實物投影儀展示教材上的圖片） 理論和實驗都證明： 【板書】（1）簡諧運動的振動圖象都是正弦或余弦曲線。 讓學生思考后回答：振動圖象在什么情況下是正弦，什么情況下是余弦？（由開始計時的位置決定） 簡諧運動的圖象是振動物體的運動軌跡嗎？（提示：上述實驗中振子沿直線運動，圖象是曲線）。 （2）簡諧運動的振動圖象表示某個振動物體相對平衡位置的位移隨時間變化的規(guī)律。 【板書】2、從簡諧運動的振動圖象可以知道振動物體的運動情況。 （1）從圖象可以知道振幅。（曲線的最大值） （2）從圖象可以知道周期（頻率）。（曲線相鄰兩最大值之間的時間間隔） （3）從圖象可以知道任一時刻物體對平衡位置的位移，從而確定此時刻物體的位置。 讓學生讀出圖1所示圖象描述的彈簧振子的振幅、周期，t=6t0時刻的位移及此時振子的位置。 （4）借助圖象還可以說明振動物體的速度、加速度隨時間變化的情況和速度、加速度的方向。 引導學生分析上述彈簧振子在3t0—6t0時間內，速度和加速度怎么變化，方向如何。 指出簡諧運動雖然是一種理想化的情況，但研究它具有重要的實際意義和理論意義。 圖2 鞏固練習：（投影） 彈簧振子的振動圖象如圖2所示，由圖可知： ⑴振幅是多少？⑵周期是多少？ ⑶哪些時刻振子經過平衡位置？ ⑷哪些時刻振子的速度最大？⑸哪些時刻振子的加速度最大？⑹哪些時間內速度方向沿正方向？⑺哪些時間內加速度沿正方向？ 作業(yè)：閱讀課本P165閱讀材料《樂音和音階》。練習三（1）、（3）兩題做在作業(yè)本上。練習三（2）題在課本上完成。 參考題： 圖3 1．如圖3所示的是某質點做簡諧運動的圖象，下列說法中正確的是：（ ） 質點是從平衡位置開始沿x軸正方向運動的。 2s末速度最大，沿x軸的負方向。 3s末加速度最大，沿x軸的負方向。 質點在4s內的路程是零。 2．如圖3所示是某質點做簡諧運動的圖象，下列說法中正確的是：（ ） 在第1s內，質點做加速運動 圖4 在第2s內，質點做加速運動。 在第3內，動能轉化為勢能。 在第4s內，動能轉化為勢能。 3．某質點的振動圖象如圖4所示，開始運動后經0.3s質點第一次到達M點，再經0.2s第二次通過M點，再經____s質點第三次經過M點。 說明： 1.圖象是學習物理的一種重要方法，為了讓學生更好地理解振動圖象的實質，教材特意用閃光照相的方法描繪振動的圖象.這樣處理的出發(fā)點是想避免以往只用砂擺得出簡諧運動的振動圖象時，學生易將振動圖象中一質點的振動情況和下一章將要學習的波動圖象中不同質點的振動情況相混淆的錯誤. 2.為了開闊學生的視野，應多向學生介紹些如課本圖9－8、9－9所示的振動圖象應用的實例，加強學生的應用意識. 簡諧運動的圖象第2課時 一、教學目標：通過本節(jié)課的復習，進一步熟悉振動圖象的物理意義，掌握利用圖象解決實際問題的方法，提高解決問題的能力。 二、重點難點：理解振動圖象的意義，振動圖象的應用。 三、教學方法：復習提問，講練結合 四、教學過程 （一）知識回顧 1、簡諧運動的振動圖象都是正弦或余弦曲線，表示某個振動物體相對平衡位置的位移隨時間變化的規(guī)律。 2、從簡諧運動的振動圖象可以知道振動物體的運動情況。 （1）從圖象可以知道振幅。（曲線的最大值） （2）從圖象可以知道周期（頻率）（曲線相鄰兩最大值之間的時間間隔）。 （3）從圖象可以知道任一時刻物體對平衡位置的位移，從而確定此時刻物體的位置。 （4）借助圖象還可以說明振動物體的速度、加速度隨時間變化的情況和速度、加速度的方向。 （二）例題精講 例. 一彈簧振子做簡諧振動，周期為T，則（ ） A. 若t時刻和(t＋Δt)時刻振子運動位移的大小相等、方向相同，則Δt一定等于T的整數(shù)倍 B. 若t時刻和(t＋Δt)時刻振子運動位移的大小相等、方向相反，則Δt一定等于T/2的整數(shù)倍。 C. 若Δt=T，則在t時刻和(t＋Δt)時刻振子運動的加速度一定相等 D. 若Δt=T/2，則在t時刻(t＋Δt)時刻彈簧的長度一定相等。 分析解答：畫出彈簧振子做簡諧振動的圖象如圖6所示，用圖象分析較直觀，方便。圖中A點與B、E、F、I等點的位移相等，方向相同。A點與E、I等點對應的時刻差為T或T的整數(shù)倍；A與B、F等點對應時刻差不為T或T的整數(shù)倍，選項A不正確。A點與C、D、G、H等點的振動位移大小相等，方向相反，由圖可知，A點與C、G等點對應的時刻差為半周期或半周期的奇數(shù)倍；A點與D、H等點對應的時刻差不為半周期或半周期的奇數(shù)倍，選項B不正確。如果t時刻和(t＋Δt)相差為T，如圖中A、E；E、I，則這兩個時刻振動情況完全相同，加速度一定相等，選項C正確。如果t時刻和(t＋Δt)時刻相差半個周期，如圖中A、C；C、E等，則這兩個時刻振動的位移大小相等，方向相反，彈簧的形變量大小相同，但一個壓縮一個伸長，兩彈簧的長度顯然不相同，選項D也不正確。 點評：質點做簡諧運動的情況要和振動圖象結合起來，利用簡諧運動的圖象分析認識簡諧運動的周期性變化更直觀、方便。 (三) 課堂練習 1、利用振動圖象可以求出振動物體的①振幅、②周期、③頻率、④任意時刻的位移、⑤質量、⑥重力加速度等六個物理量中的哪一些（ ） A、只能求出①②④ 　　B、只能求出①②③④ C、只能求出④　　　　 D、六個物理量都可求出 2、如圖所示是質點做簡諧運動的圖象，則質點振幅是__________，周期__________，頻率為__________，振動圖象是__________開始計時的。 3、如圖所示是某質點的振動圖象（ ）　　　 A、t1和t2時刻質點的速度相同 B、從t1到t2時間速度方向與加速度方向相同 C、t2到t3時間內速度變大，而加速度變小 D、t1和t3時刻質點的加速度相同 4、做簡諧運動的物體，其回復力和位移的關系圖是下面所給四個圖象中的哪一個？ 　　 　　　　 A 　　　 　 B　　 　　　C　 　　　　D 5、如圖，是一個質點做簡諧運動時其位移和時間的關系，由圖可知，在t=t1時，質點的有關物理量的情況是（ ）　　　 　A、速度為正，加速度為負，回復力為負 　B、速度為正，加速度為正，回復力為正 　C、速度為負，加速度為負，回復力為正 　D、速度為負，加速度為正，回復力為負 （四） 能力訓練 6、右圖是一個質點的振動圖象，從圖中可以知道（）　　　 A、在t=0時，質點位移為零，速度和加速度也為零 B、在t=4s時，質點的速度最大，方向沿x軸的負方向 C、在t=3s時，質點振幅為-5cm，周期為4s D、無論何時，質點的振幅都是5cm，周期都是4s 7、下圖為一簡諧運動圖象，如圖可知，振動質點的頻率是__________質點需經過__________，通過的路程為0.84m；在圖中畫出B、D時刻質點的運動方向?！　　? 8、一個質點經過平衡位置O，在A、B間做簡諧運動如圖(a)，它的振動圖象如圖(b)所示，設向右為正方向，則OB=__________，第0.2s 末質點的速度方向__________，加速度大小__________；第0.4s 末質點加速度方向是__________；第0.7s時，質點位置在_______區(qū)間， 質點從O運動到B再到A需時間t=__________，在4S內完成__________次全振動。 　　　　　　　 　　　　　(a)　　　　　　　　　(b) 9、如圖所示是一彈簧振子的振動圖象，根據(jù)圖象所給的數(shù)據(jù)，求：①振幅；②周期；③A、B、C三個位置，哪個位置振子速度最大，哪個位置回復力產生的加速度最大？它們的方向如何？ （五） 學習本節(jié)內容應注意的問題： ①振動圖象不是質點的運動軌跡，它只是反映質點的位移隨時間變化的規(guī)律。 ②處理振動圖象問題時一定要把圖象還原為質點的實際振動過程來分析，若能把振動圖線和它們的物理意義聯(lián)系起來，自然就會一看到振動圖象，就能想象出振動的情況和特點。 參考答案 1、B 　　2、2cm，4s，0.25Hz，從平衡位置 　　　3、CD 　4、C　　5、B 6、D 　　7、0.125Hz，84s 8、5cm，從0指向A，a=0，由A指向0，OB，0.6s，5 9、8cm，2s,A位置速度最大，方向沿正方向；C位置加速度最大，方向沿負方向