简谐振动.doc

1、简谐运动教学目标:一、 知识目标. 知道什么是简谐运动，知道简谐和运动的受力特点。. 理解简谐运动的周期性，并能从运动中正确的描述出一次全振动。. 知道简谐运动中回复力、加速度、速度随位置变化的规律。二、 能力目标. 通过对弹簧振子运动的观察、分析，培养学生的分析、理解能力。. 通过对弹簧振子的讲解，培养学生理想建模能力。三、 德育目标. 通过对弹簧振子周期性的学习，引导学生理解对称特点，树立“对称美”的观点。. 通过对回复力和惯性的比较，培养学生对立统一的观点。教学重点：. 简谐运动中的回复力的分析及其特点。. 简谐运动中的速度、加速度、位移变化规律的分析与总结。教学难点：对回复力的理解。教

2、学方法：实验演示法、分析、归纳法、多媒体演示教学。教学用具：CAI 课件、弹簧振子。课时安排：一课时教学过程：一、 新课导入在高一期间我们学习了匀速直线运动、匀变速直线运动、平抛运动和匀速圆周运动等多种运动形式。在前面的学习中,我们知道这些都是一些比较简单的运动形式，他们只能描述出相当小的一部分物体的运动,而在我们日常生活和自然界当中存在着大量的物体他们有着各种各样的运动形式，所以为了描述出尽可能多的物体的运动，在我们今后的学习中我们就相当有必要的要研究一些更为普遍、更为复杂的运动形式。二、 新课教学而在我们今天这一节课就要一起来学习这样一种(新的、较我们以前所学各种运动形式相比更为复杂也更为

3、普遍的)运动，这就是我们书本上的第九章机械振动。机械振动，简称为振动，是自然界中普遍存在的一种运动形式。它存在于各个领域，小到原子、分子的振动，大到天体的振动（地球的地震） 。它和我们的日常生活息息相关,在学习完本章后我们就知道:在荡秋千时,秋千所做的运动是机械振动；钟摆摆动时，钟摆在做机械运动；还有我们心脏的跳动、说话时声带的振动、微风中树枝的摇摆等等，他们都是在做机械振动。那么物体在做什么样的运动时，我们就可以说物体所做的运动是机械振动呢？要回答这个问题，我们首先来看几个实验，在实验中同学们一定要注意观察物体的运动情况。首先，我们来做第一个实验，我们把一块尺子静止的放在讲座的边缘把它的一端

4、固定起来（有手按住） ，然后压下尺子的另一端，放开手（此时要注意观察尺子的运动情况） ，尺子就在原来静止位置上下来回运动。接下来，我们来做第二个实验，我这里有一个用细绳悬挂的重物，我们把绳子的一端固定起来，使重物处于静止的状态，然后我们把重物拉离原来的静止位置，放开手（此时要注意观察重物的运动情况） ，重物就在原来的静止位置两侧左右来回摆动。最后，我们来看第三个实验，同学们请看到黑板，我们这里有一跟弹簧，上端固定在墙上，下端悬挂一个重物，开始处于静止状态，现在我们把重物拉到 C 点，放手后，重物也将在原来的静止位置上下往复运动。.一端固定的尺块的震动。 （如图一所示）.钟摆的摆动。 （如图二所

5、示）.弹簧振子的振动。 （如图三所示）图一 图二通过观察我们知道，在这三个实验中，我们所研究的哪个物体（尺子、重物）他们总是在某一个位置的两侧做往复运动，而在我们物理学中，就把具有这样的运动特征的运动叫做机械振动。板书：一、机械振动定义：物体（或物体的一部分）在某一中心位置两侧做往复运动，就叫做机械振动，简称振动根据我们刚才的实验和机械振动的定义那位同学能来告诉我物体做机械振动时有那些特征？图 1图三. 物体的运动具有往复性. 具有一个平衡位置3. 往复运动是在平衡位置两侧运动上面我们给出了机械振动的定义，也知道了机械振动的特征， 那么,篮球运动员在地上拍球时，篮球上下跳动，篮球的这种运动是否

6、是机械振动?分析：不是，因为机械振动是物体在平衡位置两侧所做的往复性运动，而篮球只是在平衡位置一侧运动，故它不是机械振动。我们在这堂课的一开始就已经说了，在自然界中振动是普遍存在的，而对于不同物体的振动，有的比较简单，有的比较复杂，接下来，我们就以弹簧振子为例来学习一种最简单、最基本的振动，就是我们这一章的第一节简谐振动。第一节简谐振动首先，我来给大家介绍一下弹簧振子的装置。同学们请看到黑板上面的这个图。在这里我们把一个有孔的小球和弹簧的一端接在一起，穿在一根水平的横杆上，并且把弹簧的另一端固定的这样一个系统，如果在这个系统中水平横杆非常光滑，以至于小球在杆上滑动是的摩擦力可以忽略，而且弹簧的

7、质量与小球质量相比也可以忽略，同时也不考虑空气的阻力时，我们就把这样一个理想化的系统叫做弹簧振子。 （如下图所示）弹簧振子是一理想模型。刚才已经给大家介绍了弹簧振子的装置，现在我们就来分析一下弹簧振子的振动过程。OOOCCCCCCBB图四图五同学们请看到黑板上面的这几个图,在这里有一个静止的弹簧振子,一开始弹簧处于原长,小球处于点,（现在我们来对小球进行受力分析）在这一点处,小球所受的合外力为零,而在我们研究振动的时候给这样一个特殊的位置起了一个名字，叫做平衡位置（平衡位置就是指物体所受合外力为零的位置） 。现在我们把小球拉到 C 点，我们再来对这点处的小球进行受力分析，当我们放手后小球受到的

8、合外力等于弹簧的向左的拉力，使小球向左加速运动（在小球到达平衡位置点之前小球都在做向左的加速运动） ，当小球到达平衡位置点时，小球所受的合外力又变为零，但是由于小球此时有向左运动的速度，由于惯性的作用，小球将继续向左运动，此时小球使弹簧被压缩，小球受到弹簧向右的弹力，小球将做向左的减速运动，直到速度减少到零，此时小球到达 B点，现在我们再来对这点处的小球进行受力分析，在此时小球受到的合外力等于弹簧对小球向右的弹力，虽然速度为零，但是此时有向右的加速度，所以将继续向右加速运动，如此周而复始重复前面的运动。这就是弹簧振子的振动过程。刚才我们分析了弹簧振子的振动过程，现在给大家介绍几个与弹簧振子的振

9、动过程相关的物理量。. 全振动：在刚才的分析中我们知道弹簧振子的振动过程具有往复性，而我们把弹簧振子完成一次往复运动的过程称为弹簧振子完成了一次全振动。全振动是弹簧振子振动过程的一个基本单位.（所以，都是一次全振动）. 平衡位置：平衡位置是指振动过程中物体所受合外力为零的位置。 （位置）. 回复力：我们知道物体做什么样的运动取决于物体的受力状况。弹簧振子之所以做周期性的往复运动，同样也是主要取决于振子的受力状况，我们刚才在弹簧振子的振动过程中分析振子（小球）的受力状况，我们知道在弹簧振子的振动过程中物体所受的合外力始终是指向平衡位置的，正是由于振子（小球）受到这样的力的作用，所以才能做这种周期

10、性的往复运动，我们把具有这种特征的力叫做回复力。回复力不是某一个特殊的力，它是根据效果而命名的力，就像我们以前学的向心力一样，它是一个合力。如果在弹簧振子的振动过程当中，我们有表示振子（小球）受到的回复力，用 表示小x球相对于平衡位置的位移，根据胡克定律可知，和 成正比，再考虑到在弹簧振子的振动过程x当的方向始终于 的方向相反，他们之间就有以下的关系：xkxF式中的 是弹簧的劲度系数，它只与弹簧本身的长短、粗细、材料等因素有关。 （公式中负号的意k思是：回复力的方向总跟小球位移的方向相反。 ）同学们，我们这里给出了弹簧振子振动过程中振子（小球）的受力情况，请同学们结合我们前面学习的牛顿第二定律

11、，来分析下振子（小球）在振动过程中是在做匀加速直线运动，还是在做匀变速直线运动呢？我们刚才分析了，在弹簧振子的振动过程当中，振子（小球）受到的力总是跟位移成正比，并且力的方向总是指向平衡位置的，我们把小球在这样的力的作用下的运动叫做小球在做简谐振动。因此，现在我们就可以得出简谐和振动的定义了：物体做简谐振动是指物体在跟位移成正比，并且总是指向平衡位置的回复力的作用下所做的运动叫做简谐振动。板书：二、简谐振动：定义：条件：特点：接下来我们来分析振子在一个全振动过程的各个阶段中的回复力、加速度、速度和能量随小球位移的的变化情况：位移 回复力 加速度 速度 能量的变化振子的位置方向 大小 方向 大小 方向 大小 方向 大小 势能 动能C O 向右 减小 向左 减小 向左 减小 向左 增大 减小 增大OO BBB OOO CC 向右 最大 向左 最大 向左 最大 零 零 最大 零课堂小结：通过本节的学习,我们知道:1.机械振动是指物体在平衡位置两侧所做的往复性运动。2.简谐振动是指在 这样的回复力的作用下所做的机械振动。kxF3.简谐振动的条件、特点。布置作业：.书本上第三页的思考与讨论。.练习一中的 、。