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1、2022年高二物理 （人教大綱版）第二冊 第九章 機械振動 三、簡諧運動的圖象(第一課時)
從容說課
本節(jié)課講述簡諧運動的圖象.圖象是形象地反映變化規(guī)律的一種重要手段,在現(xiàn)實生活中各種圖象隨處可見,而本節(jié)所學圖象是用來反映做簡諧運動的物體位移隨時間的變化規(guī)律.通過對圖象的分析.能形象地、準確地反映出振動物體在任一時刻所處的位移,能反映出振動物體振動的周期、振幅,能判斷出振動物體的運動方向,從而使我們對簡諧運動有一個更深刻的認識.同時學好本節(jié)內容還有助于下一章的學習,為以后的工作、生活、學習打下堅實的基礎正是由于本節(jié)內容起到了承上啟下的作用.所以實現(xiàn)的尤為重要,須要學生認真學習、真正掌握
2、．
根據(jù)本節(jié)內容的特點及地位,對本節(jié)教學目標定位如下：
1.知道簡諧運動圖象的形狀是一條正、余弦曲線．
2.知道簡諧運動圖象各軸所表示的物理量,并理解圖象的物理意義．
3.能根據(jù)實際的簡諧運動作出振動物體的振動圖象,并能把圖象所反映的振動情況和實際的簡諧運動對應起來．
4.會利用圖象判斷振動物體的振幅，周期和頻率．
本節(jié)課的教學重點定位于：
1.簡諧運動物體振動圖象的繪制．
2.簡諧運動圖象的應用．
本節(jié)課的難點定位于：
3、 1.根據(jù)振動繪制圖象的實際操作．
2.把圖象還原到實際的振動中去．
結合本節(jié)課的目標,重、難點,對本節(jié)課教學要采用學生多動腦、教師勤輔導的教學模式充分體現(xiàn)學生的主導地位,盡量給學生提供充分展示自己才智的機會,激發(fā)學生學習的積極性，更好地完成本節(jié)教學．
鑒于上述情況，對本節(jié)的教學程序定位如下：
復習提問→導入新課→分析頻閃照片→繪制振動圖象→應用圖象解決問題→小結本節(jié)內容．
教學目標
一、知識目標
l.知道振動圖象的形狀是一條正弦或者余弦曲線．
2.知道圖象各軸所表示
4、的物理量,并理解振動圖象所反映的物理意義．
3.能根據(jù)物體的振動繪制其振動圖象,并能把圖象還原到振動中去．
4.會應用圖象求解振動物體的振幅,周期頻率．
二、能力目標
1.培養(yǎng)學生養(yǎng)成用圖象反映各種規(guī)律的習慣及對圖象繪制的能力．
2.提高學生對圖象的閱讀、理解能力．
三、德育目標
1.通過對圖象的教學,培養(yǎng)學生嚴謹?shù)目茖W態(tài)度.
2.通過對圖象繪制的教學,培養(yǎng)學生的審美能力.
教學重點
1.圖象的繪制．
2.圖象的應用．
教學難點
1.根據(jù)振動繪制圖象的實際操作.
2
5、.把圖象與振動對應起來.
教學方法
1.指導學生自己動手繪制圖象.
2.通過實例,強化訓練.
3.多媒體輔助教學.
教學用具
投影片、CAI課件、彈簧振子
課時安排
1課時
教學過程
一、新課導入
1.復習提問
①如何反映簡諧運動的強弱和振動快慢?
②彈簧振子的周期與哪些因素有關?
[學生活動]
積極參與、勇于發(fā)言.
(1)用振幅來反映振動的強弱,用周期和頻率來反映振動的快慢.
(2)彈簧振子的振動周期為固有周期,只與彈簧的勁度系數(shù)和振子的質量有關.
教師對學生的表現(xiàn)給予表
6、揚．
2.新課導人
通過前面的學習、我們對簡諧運動已有了一定的認識．哪位同學能具體地把簡諧運動描述清楚呢?
[學生活動]
積極參與,踴躍發(fā)言．
1.理想狀態(tài)下彈簧振子的振動就是簡諧運動．
2.物體受到F=-kx這樣回復力作用時所做的振動就是簡諧運動．
[學生的答案可能還有很多，教師可對學生的回答進行激勵評價
我們除了用語言、公式來反映物理規(guī)律解,還可以用圖象來直觀地反映物體的運動.這種方法就是我們在直線運動中所學過的圖象法．今天，我們就一起來學習簡諧運動的圖象．
二、新課教學
(一)簡諧運動圖象
7、
基礎知識
請同學們回憶直線運動中所學的圖象，并觀察彈簧振子的振動，思考下列問題．
[投影出示]
1.圖象包括哪些部分?
2.圖象的作用是什么?
3.對彈簧振子的振動(簡諧運動)我們用圖象來反映其什么變化規(guī)律更直觀?
4.繪制出彈簧振子振動圖象的直角坐標系,并標出各軸所表示的物理量及分度.
學生觀察彈簧振子振動后，得出結論：
1.圖象包括兩條反映不同物理量的軸所構成的直角坐標系．和反映兩物理量相互關系的一條曲線(圖線)．
2.圖象的作用就是用來反映函數(shù)隨自變量的變化關系的．
3.對于簡
8、諧運動的物體來說，它隨時間位置不停地發(fā)生變化．我們可以用圖象來反映其位移隨時間的變化規(guī)律.從而體現(xiàn)出簡諧運動的特點.描繪出簡諧運動的規(guī)律.
4.對簡諧運動的物體,其時間與位移構成的坐標系如圖所示：
深入探究
請同學們閱讀課文，分析課本上對彈簧振子所拍的頻閃照片(相隔相同的時間t0，對振子拍一次照，記下此刻振子的位置)．思考下列問題：
[投影出示]
1.甲圖中顯示了振子什么樣的運動情況?
2.乙圖中顯示了振子什么樣的運動情況?
3.丙圖中反映了振子什么樣的運動情況?
4.讀取各圖中振子位置與時間的對應值
9、．
5.把每組對應值作為坐標，在直角坐標系中指出其位置．
6.把指出的所有點用一光滑的曲線連接起來．
學生閱讀課文，分析照片后完成上述各題．
1.甲照片中只有一個小球，始終在同一位置，說明小球處于靜止狀態(tài)，即停留在其平衡位置，此時小球所在位置 即為振動的平衡位置。
2.乙照片從左向右出現(xiàn)了幾個間隔不等的小球，離甲圖所示平衡位置越近，位置間距越大，由于拍照時間間隔相等，說明其運動的速度在逐漸增大，即此圖表示小球被拉到左端放手后，在向右周期內的運動位置。
3.丙圖中小球的分布與乙相似，即它表示小球從最右端向最左運動的半周期內位置與時間的對應
10、關系。
4.學生經觀測后得出：
時間(如)
O
3
6
9
12
位置(min)
一20
0
20
0
—20
5．在坐標上找出各點．
如左下圖
6.描出的曲線如右上圖所示
教師總結
從上面的學習我們知道：繪制一個圖象通常需要三步：
①建立直角坐標系,標出每一坐標軸的長度單位．
②根據(jù)實驗測得的數(shù)據(jù),在所作坐標系中描出對應的點．
③把在坐標系中描出的點,用一光滑的曲線連接起來,構成圖象．
在我們了解了作圖步驟,認識了圖象形狀以后,
11、我們?？梢杂谩拔妩c法”來繪制振動圖象.即：在坐標系中描出三個峰位,兩個平衡位置,五個點后,即可用光滑曲線連接成圖.
基礎知識應用
請同學們分成三個小組：第一小組以3t0零時刻；第二小組以6t0計時零時刻，第三小組以9t0為計時零時刻．用“五點法”描出彈簧振子的振動圖象．
[投影展示參考圖象]
第一組繪制的圖象如左下圖示：
第二組繪制的圖象如右上圖所示：
第三組繪制的圖象如右圖所示．
(二)簡諧運動圖象的應用
基礎知識
[投影出示]
某簡諧運動圖象如右圖所示：
12、請同學們根據(jù)此圖思考下列問題：
[投影出示]
1.圖象中所反映的質點的振幅是多少?
2.圖象中所描述的振子的周期是多少?
3.其頻率又是多少?
學生觀察圖象后得出結論．
1. A=5 cm．
2.T=0.8 s．
3.r= =1.25 Hz．
深入探究
試從上圖中分析下列各題：
1.振子在0～0.2 s內的回復力方向如何?加速度方向如何?
2.振子在0.2～0.4 s內速度方向如何，其大小如何?
學生分析,討論后得出答案：
1.振子在0～0.2 s內：
13、 a回復力：沿負方向指向平衡位置．
b加速度：沿負方向指向平衡位置．
2.振子在0.2～0.4 s內：
a速度方向：由于圖象斜率為負值,故速度沿負方向,指向最大位移處．
b速度大?。河捎趫D象斜率逐漸變小,故速度逐漸變?。?
教師總結
通過上面學習我們知道：
1.圖象最大值為振幅．
2.峰——峰．谷——谷間距為周期．
3.周期倒數(shù)為斜率．
4.回復力、加速度方向指向平衡位置．
5.速度方向看圖象斜率的正負．
6.速度的大小變化看斜率的變化．
基礎知識應用
在
14、光滑水平桿上，一彈簧振子r2 0點為中心在BC間做簡諧運動,如圖所示,振動周期為2s．問：振動中小球由B到C，由O到C，由O到OC的中點各需要多少時間?
[參考答案]畫正弦圖象如圖所示.在位移x軸上取，所對應的橫坐標上相當于30°,即為的．所以從O到OC的中點所需時間為；×= (s)
由B到C為半個周期，需時=1 s
由0到C為T，需時=0.5s
(三)非簡諧運動的振動圖象
1.學生閱讀課文，思考：
這些圖與我們所學的簡諧運動圖象有何關系?
[參考答案]復雜的振動圖象都是由簡單的簡諧運動圖
15、象復合而成的.
2.應用多媒體教學手段展示復雜圖象的合成過程．
三、小結
1.先請學生代表小結．
2.投影
本節(jié)課我們學習了簡諧運動的圖象,其中
(1)從圖象上可以知道振動物體任一時刻的位移．
(2)從振動圖象上可以看出振幅和周期．
(3)從振動圖象上還可以知道某時刻的運動情況．
總之,從圖象上獲取信息，應用圖象學習物理知識,分析實際問題有十分重要的作用。
四、作業(yè)
1.完成課后作業(yè)．
2.復習
16、本節(jié)內容．
3.預習下節(jié)內容
五、板書設計
六、本節(jié)優(yōu)化訓練設計
1.如圖所示為某質點P在0～4 s內的振動圖象.下列敘述正確的是（ ?。?
A.再過1 s，該質點的位移是正的最大
B.再過1 s．該質點的速度方向向上
C.再過1 s．該質點的加速度方向向上
D.再過1 s，該質點加速度最大
2.圖甲為單擺的振動圖象,圖乙為單擺做簡諧運動的實際情況圖.試在圖乙中標出t時刻擺球所在的實際位置及振動方向．
17、
3.如圖所示是一單擺的振動圖象，在t1、t2時刻相同的物理量是 ( )
A.位移 B.速度
C.加速度 D.勢能
4.一個彈簧振子在A、B問做簡諧運動。O為平衡位置，如圖所示,以某一時刻作計時點(t為零)，經周期，振子具有正方向最大的加速度.那么在下述幾個振動圖象中，能正確反映振子振動情況的是(以向右為正方向) ( )
直線oo一曼
5.如圖甲是表示簡諧運動圖象的裝置，當盛砂漏出的砂隨木板N被勻均地拉出時，從擺動著的漏斗中漏出的砂在板上形成的曲線
18、顯示出擺的位移隨時間變化的關系，板上的直線OO1代表時間軸。
圖乙是兩個擺中的砂在各自木板上形成的曲線。若板N1和板N2拉動的速度v1 和v2和關系為v2=2 v1,則板N1、N2上曲線所代表的振動周期T1和T2的關系為：
A．T2＝ T1 B．T2＝ 2T1 C．T2＝ 4T1 D．T2＝ T1
6.如圖所示是一個質點的振動圖象,據(jù)圖象求；
(1)振動的振幅；
(2)振動的頻率；
(3)在t=0.1 s,0.3 s，0.7 s時質點的振動方向；
(4)質點的速度首次具有最大負值的時刻和
19、位置；
(5)質點運動的加速度首次具有最大負值的時刻和位置；
(6)在O.6～O.8 s這段時間內質點的運動情況．
7.一質點做簡諧運動，其位移x與時間t的關系曲線如圖所示 ( )
A.質點的振動的頻率為0.25 Hz
B.質點的振幅為2 cm
C.t=3 s時,質點的速度最大
D.t=4 s時,質點所受的合力為零
8.一質點做簡諧運動，其位移x隨時間t的關系曲線如圖所示．由圖可知，在t=4 s，質點的速度和加速度分別為( )
A.速度為正的最大值,熱速度為零
20、 B.速度為負的最大值,加速度為零
C.速度為零,加速度為正的最大值
D.速度為零,加速度為負的最大值
[參考答案]
1.AD 2.原圖中的C點即是對應的位置 3.BD 4.D
5.D提示：由兩曲線可知,在相同的時間t1內，N2上的曲線顯示單擺2完成了兩次全振動.但由于v2=2v1，實際上單擺2完成了四次全振動．
6.(1)5 cm (2)f=1.25 Hz (3)t=0.1 s，0.7 s時，質點的振動方向向上；t=0.3 s，0.5 s時，質點的振動方向向下 (4)t=0.4 s時，首次具有速度的最大負值,此時質點在平衡位置處 (5)t=0.2 s時,首次具有加速度的最大負值，此時質點在正的最大位移處 (6)在0.6～0.8s．這段時間內質點做加速運動
7.ABC 8.D
2022年高二物理 （人教大綱版）第二冊 第九章 機械振動 三、簡諧運動的圖象(第一課時)
