2019-2020年高中物理《简谐运动》教案4 新人教版选修3-4

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1、2019-2020年高中物理《简谐运动》教案4新人教版选修3-4一、教法建议【抛砖引玉】机械振动是一种比较复杂的运动，它是一种变加速运动。为了很好地理解这一运动的特点，就要运用以前学过的运动学和动力学的知识，加深对这一运动的理解。先通过实例介绍振动，在此基础上演示几个做简谐振动的实验：如悬挂的弹簧下吊一个重球的上下振动，单摆、弹簧振子的教学仪器（如图）。设备较好的学校还可以利用气垫导轨模拟教科书上的弹簧振子，通过这些演示，使学生认识产生简谐运动的条件和振动的特点；引导学生观察振动的周期与振幅的大小无关，在气垫导轨的实验上可通过变换不同劲度系

2、数的弹簧和振子的质量的演示，观察弹簧振子的频率是由振动系统本身的性质决定的，但不做定量分析。在实验中引导学生观察机械振动既不是匀变速直线运动，又不是曲线运动。引导学生要对弹簧振子运动在不同位置的速度，加速度及受力情况进行分析，使学生认识到在研究这一特殊运动时，仍然依据牛顿定律，从力与运动的关系去研究机械振动的特点。所以研究本章内容实质还是对我们已掌握的规律和方法的应用。因此在研究简谐运动的同时，要注意加深对牛顿力学的规律的进一步认识和理解，要在分析简谐运动问题的过程中，提高应用已掌握的知识和方法去分析解决物理问题的能力，提高创新能力。研究单

3、摆的振动时，可以通过实验对比说明，单摆的运动是简谐运动。让单摆的运动和做简谐运动的物体同时投影到白墙上，这个实验一定要事先做好准备，选好适当的摆长。对于基础较好的学生可以推导一下，证明单摆运动时也满足F=－kx的条件。证明：将摆球由平衡位置O点拉开一段距离，使摆角小于5°，然后由静止释放，摆球在摆线拉力T和重力mg共同作用下，沿圆弧在其平衡位置O点左右往复运动，当它摆到位置P时，摆线与竖直夹角为α，如图所示，将重力沿圆周切线方向和半径方向分解成两个分力F1与F2，其中F1=mgsinα，F2=mgcosα，F1与T在一条直线上，它们的合力是

4、维持摆球做圆周运动的向心力。它改变了摆球的运动方向，而不改变其速度的大小。而F1不论摆球在平衡位置O点左侧还是右侧，始终沿圆弧切线方向指向平衡位置O，正是F1的作用下摆球才在平衡位置附近做往复运动，所以F1是摆球振动的回复力。即：F回=mgsinα。∵α＜5°；∴sinα≈α=。让同学查一下四位数学用表。在考虑了回复力F回的方向与位移x方向间的关系，回复力可表示为：F回=。对一个确定的单摆来说，m、l都是确定值，所以为常数，即满足F回=－kx。所以在摆角较小的条件下，使摆球振动的回复力跟位移大小成正比，而方向与位移的方向相反，故单摆的振动是

5、简谐运动。【指点迷津】机械振动是我们在日常生活中常接触到的一种运动形式，小到分子、原子的振动，大到地震。其特点是物体在某一位置附近做往复运动。你可自制一个小教具来研究一下这种运动的特点。将橡皮筋一端固定在高处，橡皮筋下端悬挂一个钩码，处于平衡，这就成了一个简单的实验仪器了，当把钩码从平衡位置轻微下拉并松手后，钩码就上下振动起来。你通过观察讨论清下面几个问题：1.轻微下拉后，钩码受哪些力？合力指向哪？2.当钩码上升到平衡位置上方时，钩码受哪些力？合力指向哪？通过分析你会发现钩码偏离平衡位置上下振动过程中，总是受到一个指向平衡位置的力的作用，在

6、这个力作用下，使钩码回到平衡位置。这个力就叫回复力。这是产生机械振动的必要条件。要使物体能持续振动，再一个必要条件之阻力足够小。振动物体都有平衡位置，平衡位置就是振动中物体所受回复力为零的位置，研究物体振动时，首先你必须会找到它的平衡位置。你可以分析一下单摆的摆动，比重计放在液内的上下振动等，它们的平衡位置在哪？在研究简谐运动时，可结合对实验的分析、有步骤地把实验过程中各物理量的变化情况弄清楚。先分析m在O点、A点、B点上的位移（x）、回复力（F）、加速度(a)、速度（υ），可列表：位移x回复力F加速度a速度υ大小方向大小方向大小方向大小方

7、向AOB在弄清各点的情况后，你再把课本P130的表格填上。要弄清描述振动的几个物量量：速度、加速度、周期、频率、振幅。在研究单摆时，你可以连看书，边做实验，这样不仅能加深对单摆的认识，而且可以提高你自己学习的能力。在研究单摆运动的规律时，你可以先做一个实验，用实验室演示简谐运动的弹簧振子仪器，或用气垫导轨组装的弹簧振子。再制做一个单摆，先调整摆长，使单摆的摆的摆动和弹簧振子的振动步调一致。使单摆的摆动和弹簧振子的振动两平面平行，且二者正对，用光把振动的投影到墙上，你会发现两个投影运动完全一致，所以可证明单摆做简谐运动。掌握好单摆的周期规律后

8、，要做好单摆的实验，掌握好测定重力加速度的这种重要方法。二、学海导航【思维基础】通过以下专题，把概念弄清。1.知道机械振动的定义及运动特点：例：机械振动的特点是：(1)往复性；(