2019-2020年高中物理 11.1 簡諧運動教案 新人教版3-4.doc

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2019-2020年高中物理 11.1 簡諧運動教案 新人教版3-4 【教學(xué)目標】 （一）知識與技能 1、知道什么是彈簧振子，理解振動的平衡位置和位移。 2、知道彈簧振子的位移－時間圖象，知道簡諧運動及其圖象。 （二）過程與方法 通過對簡諧運動圖象的繪制，認識簡諧運動的特點。 （三）情感、態(tài)度與價值觀 1、通過對簡諧運動圖象的繪制，培養(yǎng)認真、嚴謹、實事求是的科學(xué)態(tài)度。 2、從圖像中了解簡諧運動的規(guī)律，培養(yǎng)分析問題的能力及審美能力（逐步認識客觀存在的簡潔美、對稱美等）。 【教學(xué)重點】 理解簡諧運動的位移－時間圖象。 【教學(xué)難點】 根據(jù)簡諧運動的圖象弄清各時刻質(zhì)點的位移、路程及運動方向。 【教學(xué)方法】 實驗演示、討論與歸納、推導(dǎo)與列表對比、多媒體模擬展示 【教學(xué)用具】 一端固定的鋼尺、單擺、音叉、小槌、水平彈簧振子、豎直彈簧振子、CAI課件 【教學(xué)過程】 （一）引入新課 在自然界中有一種很常見的運動，如微風(fēng)中樹枝的顫動、心臟的跳動、鐘擺的擺動、水中浮標的上下浮動、擔(dān)物行走時扁擔(dān)的顫動、聲帶的振動、地震時大地的劇烈振動……，這些物體的運動稱之為機械振動，簡稱振動。振動是自然界中普遍存在的一種運動形式。 （演示振動實例，建立振動的概念，歸納振動的特點） 演示：一端固定的鋼尺、單擺、水平和豎直的彈簧振子、穿在橡皮繩上的塑料球、音叉的叉股等物體的振動。 問題：這些物體的運動各不相同，運動軌跡有的是直線，有的是曲線；運動方向有的在水平方向，有的在豎直方向；物體各部分的運動情況有的相同、有的不同……，那么它們的運動有什么共同特征呢？ 歸納：物體振動時有一中心位置，物體（或物體的一部分）在中心位置兩側(cè)做往復(fù)運動。 物體振動時有一個中心位置，如琴弦振動的中心位置就是琴弦靜止時或未開始振動時的位置。這個位置稱為平衡位置。 （1）平衡位置：物體振動時的中心位置，振動物體未開始振動時相對于參考系靜止的位置。 （2）機械振動：物體在平衡位置附近所做的往復(fù)運動，叫做機械振動，通常簡稱為振動。 （3）振動特點：振動是一種往復(fù)運動，具有周期性和往復(fù)性。 （用多媒體展示振動的幾個實例，在多媒體展示過程中強化“平衡位置”和“往復(fù)運動”） 教師： 振動是一種新的運動形式。我們研究問題的方法都是由淺入深、由簡到繁的。簡諧運動是機械振動中最簡單的運動形式，所以我們下面先來研究簡諧運動。 （二）進行新課 1．彈簧振子 演示：水平放置的彈簧振子的振動。 觀察、分析、討論： ①小球原來靜止的位置就是平衡位置。小球在平衡位置附近所做的往復(fù)運動，是一種機械振動。 ②小球的運動是平動，可以看作質(zhì)點。 ③忽略小球與水平桿之間的摩擦，彈簧的質(zhì)量與小球質(zhì)量相比也忽略不計，將小球拉離平衡位置后由靜止釋放，小球能夠自由滑動。這樣的系統(tǒng)稱為彈簧振子。 演示：豎直方向上彈簧振子的振動。 （引導(dǎo)學(xué)生觀察、體會彈簧振子的“平衡位置”和“往復(fù)運動”，增強感性認識。） 說明：在中學(xué)階段只研究在沒有阻力的理想條件下彈簧振子的運動。小球稱為振子。彈簧振子是一個理想化的模型，它忽略了一些次要的因素。 2．彈簧振子的位移－時間圖象 教師：要進一步研究彈簧振子的運動規(guī)律，我們首先來研究振子的位移如何變化。 說明：以小球的平衡位置為坐標原點，沿運動方向建立坐標軸。規(guī)定小球在平衡位置右邊時，位移為正，在平衡位置左邊時，位移為負。 教師：用頻閃照相的方法來顯示振子在不同時刻的位置。 ［投影］如圖11.1－2。 思考：如何理解這就是振子的位移時間圖象，即x-t圖象。 學(xué)生：思考、討論。發(fā)表見解。 因為攝像底片從下向上勻速運動，底片運動的距離與時間成正比。因此，可用底片運動的距離代表時間軸。振子的頻閃照片反映了不同時刻，振子離開平衡位置的位移。也就是位移隨時間變化的規(guī)律。 O A A′ x x 教師：板畫，如圖所示。 引導(dǎo)學(xué)生觀察振子從A→O→A＇→O→A的一個循環(huán)，這一循環(huán)可分為四個階段：A→O、O→A＇、A＇→O、O→A，分析在這四個階段中振子位移的變化，并將定性分析的結(jié)論填入表格中。 由A到O運動過程中，位移方向由Ｏ→A，隨著振子不斷地向O靠近，位移越來越小。 振子的運動 A→O O→A′ A′→O O→A 對O點位移的方向怎樣？大小如何變化？ 向右 減小 向左 增大 向左 減小 向右 增大 總結(jié)： 振動物體的位移與運動學(xué)中的位移含義不同，振子的位移總是相對于平衡位置而言的，即初位置是平衡位置，末位置是振子所在的位置。因而振子對平衡位置的位移方向始終背離平衡位置。 3．簡諧運動及其圖象 教師：觀察彈簧振子的位移－時間圖象，可以發(fā)現(xiàn)該圖象像數(shù)學(xué)中學(xué)過的何種圖象？ 學(xué)生：正弦圖線。 教師：精確的實驗和理論研究表明，彈簧振子的位移隨時間按正弦規(guī)律變化。 像這樣，質(zhì)點的位移隨時間按正弦規(guī)律變化的振動，叫做簡諧運動。簡諧運動的位移－時間圖象為正弦曲線。 簡諧運動是機械振動中最簡單、最基本的的振動。彈簧振子的運動就是簡諧運動。 教師：怎樣來記錄振動的圖象呢？ 演示：在彈簧振子的小球上安裝一只繪圖筆，讓一條紙帶在與小球振動方向垂直的方向上勻速運動，筆在紙帶上畫出的就是小球的振動圖象。 教師：介紹這種方法在實際中的重要應(yīng)用。如醫(yī)院里的心電圖儀、地震儀中繪制地震曲線的裝置等，都用類似的方法記錄振動情況。如圖所示。 （三）課堂總結(jié)、點評 物體在平衡位置附近所做的往復(fù)運動，叫做機械振動。 彈簧振子是我們學(xué)習(xí)的又一個理想化的物理模型。忽略小球與水平桿之間的摩擦，彈簧的質(zhì)量與小球質(zhì)量相比也忽略不計，這樣的系統(tǒng)稱為彈簧振子。 彈簧振子的位移隨時間按正弦規(guī)律變化，其位移－時間圖象是一條正弦曲線。這樣的振動叫做簡諧運動。 簡諧運動是機械振動中最簡單、最基本的的振動。 （四）課余作業(yè) 完成P5“問題與練習(xí)”的題目。 閱讀P4科學(xué)漫步中的短文。 附：教材分析 簡諧運動是最簡單、最基本、最有規(guī)律性的機械振動，通過學(xué)習(xí)，使學(xué)生既了解到機械振動的基本特點，又體會到振動這種運動形式較直線運動、曲線運動都要復(fù)雜。 在本節(jié)教材中研究彈簧振子的振動情況時，忽略了摩擦力和彈簧的質(zhì)量，應(yīng)讓學(xué)生認真領(lǐng)會這種理想化的方法。 簡諧運動中振子的“位移”x實質(zhì)是位置矢量，與運動學(xué)中講的位移矢量不同，中學(xué)沒有嚴格區(qū)分這兩個矢量，我們通俗地說成是相對于平衡位置的位移。偏離平衡位置的位移與運動學(xué)中的位移概念容易混淆，這是難點。