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)

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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(xué)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(zhǔn)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(xué)好本節(jié)內(nèi)容還有助于下一章的學(xué)習(xí),為以后的工作、生活、學(xué)習(xí)打下堅實的基礎(chǔ)正是由于本節(jié)內(nèi)容起到了承上啟下的作用.所以實現(xiàn)的尤為重要,須要學(xué)生認真學(xué)習(xí)、真正掌握

2、． 根據(jù)本節(jié)內(nèi)容的特點及地位,對本節(jié)教學(xué)目標(biāo)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(yīng)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(xué)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(yīng)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(jié)合本節(jié)課的目標(biāo),重、難點,對本節(jié)課教學(xué)要采用學(xué)生多動腦、教師勤輔導(dǎo)的教學(xué)模式充分體現(xiàn)學(xué)生的主導(dǎo)地位,盡量給學(xué)生提供充分展示自己才智的機會,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，更好地完成本節(jié)教學(xué)． 鑒于上述情況，對本節(jié)的教學(xué)程序定位如下： 復(fù)習(xí)提問→導(dǎo)入新課→分析頻閃照片→繪制振動圖象→應(yīng)用圖象解決問題→小結(jié)本節(jié)內(nèi)容． 教學(xué)目標(biāo) 一、知識目標(biāo) 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(yīng)用圖象求解振動物體的振幅,周期頻率． 二、能力目標(biāo) 1.培養(yǎng)學(xué)生養(yǎng)成用圖象反映各種規(guī)律的習(xí)慣及對圖象繪制的能力． 2.提高學(xué)生對圖象的閱讀、理解能力． 三、德育目標(biāo) 1.通過對圖象的教學(xué),培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度. 2.通過對圖象繪制的教學(xué),培養(yǎng)學(xué)生的審美能力. 教學(xué)重點 1.圖象的繪制． 2.圖象的應(yīng)用． 教學(xué)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(yīng)起來. 教學(xué)方法 1.指導(dǎo)學(xué)生自己動手繪制圖象. 2.通過實例,強化訓(xùn)練. 3.多媒體輔助教學(xué). 教學(xué)用具 投影片、CAI課件、彈簧振子 課時安排 1課時 教學(xué)過程 一、新課導(dǎo)入 1.復(fù)習(xí)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(guān)? [學(xué)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(zhì)量有關(guān). 教師對學(xué)生的表現(xiàn)給予表

6、揚． 2.新課導(dǎo)人 通過前面的學(xué)習(xí)、我們對簡諧運動已有了一定的認識．哪位同學(xué)能具體地把簡諧運動描述清楚呢? [學(xué)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(fù)力作用時所做的振動就是簡諧運動． [學(xué)生的答案可能還有很多，教師可對學(xué)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(xué)過的圖象法．今天，我們就一起來學(xué)習(xí)簡諧運動的圖象． 二、新課教學(xué) (一)簡諧運動圖象

7、 基礎(chǔ)知識 請同學(xué)們回憶直線運動中所學(xué)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(biāo)系,并標(biāo)出各軸所表示的物理量及分度. 學(xué)生觀察彈簧振子振動后，得出結(jié)論： 1.圖象包括兩條反映不同物理量的軸所構(gòu)成的直角坐標(biāo)系．和反映兩物理量相互關(guān)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(guān)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(gòu)成的坐標(biāo)系如圖所示： 深入探究 請同學(xué)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(yīng)值

9、． 5.把每組對應(yīng)值作為坐標(biāo)，在直角坐標(biāo)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(xué)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?fàn)顟B(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(nèi)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(nèi)位置與時間的對應(yīng)

10、關(guān)系。 　4.學(xué)生經(jīng)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(biāo)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(jié) 從上面的學(xué)習(xí)我們知道：繪制一個圖象通常需要三步： ①建立直角坐標(biāo)系,標(biāo)出每一坐標(biāo)軸的長度單位． ②根據(jù)實驗測得的數(shù)據(jù),在所作坐標(biāo)系中描出對應(yīng)的點． ③把在坐標(biāo)系中描出的點,用一光滑的曲線連接起來,構(gòu)成圖象． 在我們了解了作圖步驟,認識了圖象形狀以后,

11、我們常可以用“五點法”來繪制振動圖象.即：在坐標(biāo)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(chǔ)知識應(yīng)用 請同學(xué)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(yīng)用 基礎(chǔ)知識 [投影出示] 某簡諧運動圖象如右圖所示：

12、請同學(xué)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(zhì)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(xué)生觀察圖象后得出結(jié)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(nèi)的回復(fù)力方向如何?加速度方向如何? 2.振子在0.2～0.4 s內(nèi)速度方向如何，其大小如何? 學(xué)生分析,討論后得出答案： 1.振子在0～0.2 s內(nèi)：

13、 a回復(fù)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(nèi)： 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速度大小：由于圖象斜率逐漸變小,故速度逐漸變?。? 教師總結(jié) 通過上面學(xué)習(xí)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(fù)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(chǔ)知識應(yīng)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(yīng)的橫坐標(biāo)上相當(dāng)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(xué)生閱讀課文，思考： 這些圖與我們所學(xué)的簡諧運動圖象有何關(guān)系? [參考答案]復(fù)雜的振動圖象都是由簡單的簡諧運動圖

15、象復(fù)合而成的. 2.應(yīng)用多媒體教學(xué)手段展示復(fù)雜圖象的合成過程． 三、小結(jié) 1.先請學(xué)生代表小結(jié)． 2.投影 本節(jié)課我們學(xué)習(xí)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(yīng)用圖象學(xué)習(xí)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(fù)習(xí)

16、本節(jié)內(nèi)容． 3.預(yù)習(xí)下節(jié)內(nèi)容 五、板書設(shè)計 六、本節(jié)優(yōu)化訓(xùn)練設(shè)計 1.如圖所示為某質(zhì)點P在0～4 s內(nèi)的振動圖象.下列敘述正確的是（　　） A.再過1 s，該質(zhì)點的位移是正的最大 B.再過1 s．該質(zhì)點的速度方向向上 C.再過1 s．該質(zhì)點的加速度方向向上 D.再過1 s，該質(zhì)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(biāo)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(jīng)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(dāng)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(guān)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(guān)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(guān)系為： A．T2＝ T1 B．T2＝ 2T1 C．T2＝ 4T1 D．T2＝ T1 6.如圖所示是一個質(zhì)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(zhì)點的振動方向； (4)質(zhì)點的速度首次具有最大負值的時刻和

19、位置； (5)質(zhì)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(nèi)質(zhì)點的運動情況． 7.一質(zhì)點做簡諧運動，其位移x與時間t的關(guān)系曲線如圖所示 ( ) A.質(zhì)點的振動的頻率為0.25 Hz B.質(zhì)點的振幅為2 cm C.t=3 s時,質(zhì)點的速度最大 D.t=4 s時,質(zhì)點所受的合力為零 8.一質(zhì)點做簡諧運動，其位移x隨時間t的關(guān)系曲線如圖所示．由圖可知，在t=4 s，質(zhì)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(yīng)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(nèi)，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(zhì)點的振動方向向上；t=0.3 s，0.5 s時，質(zhì)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(zhì)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(zhì)點在正的最大位移處 (6)在0.6～0.8s．這段時間內(nèi)質(zhì)點做加速運動 　7.ABC 8.D