普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書(人民教育出版社出版)《物理3-.ppt

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教材分析,大港一中 王春龍,人們習(xí)慣于按照物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的形態(tài)，把經(jīng)典物理學(xué)分成力（包括聲）、熱、電、光等子學(xué)科。然而，某些形式的運(yùn)動(dòng)是橫跨所有這些學(xué)科的，其中最典型的要算振動(dòng)和波了。在力學(xué)中有機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波，在電學(xué)中有電磁振蕩和電磁波，聲是一種機(jī)械波，光則是一種電磁波。在近代物理中更是處處離不開振動(dòng)和波，僅從微觀理論的基石——量子力學(xué)又稱波動(dòng)力學(xué)這一點(diǎn)就可看出，振動(dòng)和波的概念在近代物理中的重要性了。盡管在物理學(xué)的各分支學(xué)科里振動(dòng)和波的具體內(nèi)容不同，在形式上它們卻具有極大的相似性。所以，振動(dòng)和波的意義絕不局限于力學(xué)，它將為學(xué)習(xí)整個(gè)物理學(xué)打基礎(chǔ)。,第十一章 機(jī)械振動(dòng)教材分析,新課標(biāo)要求,（1）通過觀察和分析，理解簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的特征。能用公式和圖像描述簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的特征。 例1 比較做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的物體在不同位置所受的力、速度、加速度、動(dòng)能和勢(shì)能。 例2 用兩個(gè)擺長(zhǎng)相同的單擺演示簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的相位差。 （2）通過實(shí)驗(yàn)，探究單擺的周期與擺長(zhǎng)的關(guān)系。 （3）知道單擺周期與擺長(zhǎng)、重力加速度的關(guān)系。會(huì)用單擺測(cè)定重力加速度。 （4）通過實(shí)驗(yàn)，認(rèn)識(shí)受迫振動(dòng)的特點(diǎn)。了解產(chǎn)生共振的條件以及在技術(shù)上的應(yīng)用。 例3 調(diào)查生活和生產(chǎn)中受迫振動(dòng)的應(yīng)用實(shí)例及利用和防止共振的實(shí)例。,新、舊教材對(duì)比,全章概述 與原教材相比，本章內(nèi)容沒有太大變化，但新增加了相位的概念以及相關(guān)定義的改變，教學(xué)中要注意。 這一章主要講述機(jī)械振動(dòng)中運(yùn)動(dòng)規(guī)律最簡(jiǎn)單、最基本的一種周期性運(yùn)動(dòng)——簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。振動(dòng)的知識(shí)在實(shí)際中有很多應(yīng)用（例如心電圖、核磁共振儀、地震儀、鐘擺等），振動(dòng)的有關(guān)知識(shí)也是后面學(xué)習(xí)波動(dòng)的基礎(chǔ)，所以教學(xué)中應(yīng)引起重視。 這一章開始講述簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的基本特點(diǎn)，然后通過圖象介紹簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和特點(diǎn)，接下來介紹簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的實(shí)例——單擺，最后介紹受迫振動(dòng)的知識(shí)。簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)是一種周期性的運(yùn)動(dòng)，正確理解簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)中各物理量（如周期、頻率、振幅等）的確切含義是非常重要的。 同下面要學(xué)習(xí)的波動(dòng)一樣，用圖象來描述物體的振動(dòng)情況是非常重要的手段之一。教材在圖象的講授上較以前有所加強(qiáng)，希望學(xué)生能通過圖象的學(xué)習(xí)，較好地理解簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)中各物理量的確切含義及其相互間的關(guān)系。 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)比前面學(xué)過的各種運(yùn)動(dòng)復(fù)雜，定量研究需要較多的數(shù)學(xué)知識(shí)，因而中學(xué)階段不宜作更多的定量計(jì)算，希望教學(xué)中掌握好要求。,教材分析和教學(xué)建議,課時(shí)分配 一、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)（1課時(shí)） 二、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的描述（2課時(shí)） 三、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力和能量（1課時(shí)） 習(xí)題課（1－2課時(shí)） 四、單擺（內(nèi)容1課時(shí)、實(shí)驗(yàn)1課時(shí)） 五、外力作用下的振動(dòng)（1課時(shí)）,各章節(jié)教材分析和教學(xué)建議,教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn) 理解簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的位移－時(shí)間圖象 ，根據(jù)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖象弄清各時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)的位移、路程及運(yùn)動(dòng)方向。,一 、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),教學(xué)建議 1：介紹、生活中的一些振動(dòng)的例子，找出共同點(diǎn)，點(diǎn)出機(jī)械振動(dòng)的定義。 2、介紹彈簧振子概念，突出這是一種理想模型和常用物理方法 3、通過實(shí)驗(yàn)分析彈簧振子的位移－時(shí)間圖象,用頻閃照相（重疊照片）研究彈簧振子位移隨時(shí)間變化的規(guī)律,擬合法,驗(yàn)證法,4.得出簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的定義（運(yùn)動(dòng)學(xué)定義）： 質(zhì)點(diǎn)的位移隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化的振動(dòng)，叫做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),介紹：簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)與勻速圓周運(yùn)動(dòng)的關(guān)系,二、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的描述,教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn) 1.簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的振幅、周期和頻率的概念 。振幅和位移的聯(lián)系和區(qū)別.。 2.了解相位,初相和相位差概念。 3.能運(yùn)用圖象、公式描述簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。,教學(xué)建議 1.振幅（振動(dòng)能量）和頻率、周期（振動(dòng)快慢） 讓學(xué)生明確確切含義，并講清楚一次全振動(dòng)確切過程。,2.相位:表示振動(dòng)的狀態(tài) 相位的概念對(duì)理解簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)及其合成有著非常重要的作用，是學(xué)習(xí)交變電流及波動(dòng)的基礎(chǔ)，教學(xué)中應(yīng)給予充分的重視.同時(shí)也應(yīng)注意，相位的概念比較抽象，學(xué)生理解起來可能會(huì)有一些難度，教師應(yīng)根據(jù)學(xué)生的情況把握好教學(xué)要求.,,(1)．簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的振動(dòng)方程： (2)．圓頻率： (3)．相位的定義：我們把振動(dòng)方程中正弦（或余弦）函數(shù)符號(hào)后面相當(dāng)于角度的量 ，叫做振動(dòng)的相位，相位也叫位相、周相，或簡(jiǎn)稱為相． 【注意】同一個(gè)振動(dòng)用不同函數(shù)表示時(shí)相位不同． （1）相位 是隨時(shí)間變化的一個(gè)變量 （2）t＝0時(shí)的相位 叫做初相位，簡(jiǎn)稱初相． （3）相位每增加 ，就意味著完成了一次全振動(dòng)．,3.簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的表達(dá)式,直接引入簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)表達(dá)式，下面的圖很有用，可以引導(dǎo)學(xué)生和學(xué)過的交流電表達(dá)式進(jìn)行類比，加深印象。,(1)同相：相位差為零，一般地為??=2n? (n=0,1,2,……) (2)反相：相位差為? ，一般地為?=(2n+1)? (n=0,1,2,……),4. (?2- ?1)叫相位差(兩個(gè)具有相同頻率的簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的初相之差).對(duì)頻率相同的兩個(gè)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)有確定的相位差．,三、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力和能量,教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn) 1.通過彈簧振子的運(yùn)動(dòng)情況分析，理解簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的定義、條件。 2.理解回復(fù)力的概念, 理解簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)回復(fù)力的特點(diǎn)。 3.了解簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)中能量的轉(zhuǎn)化。,教學(xué)建議 1.簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力 對(duì)于簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)定義，可以的話可以讓學(xué)生證明一兩個(gè)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。,,例題:,如圖所示，質(zhì)量為m的物體通過勁度系數(shù)為k的彈簧相連，懸吊在天花板上.現(xiàn)將物體稍向下拉，然后釋放，試判斷物體的振動(dòng)是否為簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)．,解：設(shè)物體靜止時(shí)拉伸彈簧長(zhǎng)度為x0,又向下拉伸距離為x1,取向豎直向下為正方向.,F0＝-kx0=-mg,F=-k(x0+x)=-mg-kx,F回=-F+mg =- (mg+kx)+mg,=-kx,所以物體的振動(dòng)是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)．,2.簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的能量 以水平彈簧振子理想模型為例，結(jié)合實(shí)物圖，圖表分析，完全可以讓學(xué)生自主完成，得出一個(gè)周期內(nèi)能量怎樣轉(zhuǎn)化，意識(shí)到機(jī)械能的守恒。,使學(xué)生能充分理解振動(dòng)中的物理量,四、單擺,教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn) 1.知道單擺及單擺做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的條件與特征。 2.通過實(shí)驗(yàn)，探究單擺的周期與擺長(zhǎng)的關(guān)系，知道單擺的周期公式，并能用來進(jìn)行有關(guān)的計(jì)算。 3.會(huì)用單擺測(cè)定重力加速度。,教學(xué)建議 1.單擺 （1）讓學(xué)生理解單擺是理想模型。 （2）單擺作簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，需要一定的近似條件（小角度下的擺動(dòng)）讓學(xué)生了解單擺做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的條件，并體會(huì)物理學(xué)中常用的近似的方法．,當(dāng)?很小時(shí)：,單擺振動(dòng)的回復(fù)力大?。?2.單擺的周期（分組實(shí)驗(yàn)） （1）可以提出問題：決定單擺振動(dòng)的周期的因素有哪些?讓學(xué)生進(jìn)行猜想 。然后通過對(duì)比實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論。 （2）對(duì)于書上“探究單擺周期與擺長(zhǎng)的關(guān)系”可以讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)——得出數(shù)據(jù)——猜想結(jié)論——計(jì)算、驗(yàn)證猜想過程中體會(huì)物理規(guī)律得出的一般步驟。,A,,L m g,,m,L g A,,L,g A m,g,L A m,與振幅無關(guān),與擺球質(zhì)量無關(guān),與擺長(zhǎng)有關(guān),與重力加速度有關(guān),改變因素,控制因素,結(jié)論,單擺振動(dòng)周期與擺長(zhǎng)L、振幅A、擺球質(zhì) 量m 、重力加速度g間的關(guān)系,,（等時(shí)性）,,探究,（L長(zhǎng) T大）,——控制變量法,g大 T小,3.實(shí)驗(yàn)：用單擺測(cè)定重力加速度 可先由教師做實(shí)驗(yàn)，定性確定影響周期的因素；然后由學(xué)生做實(shí)驗(yàn)，定量探究周期T與擺長(zhǎng)L的關(guān)系。 要說明兩點(diǎn) （1）再次遇到通過作圖判斷兩個(gè)量的關(guān)系的方法（不是線性化成線性關(guān)系） （2）科學(xué)方法——在惠更斯年代，周期公式不是推導(dǎo)出來的，也不是單純實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的歸納，但實(shí)驗(yàn)的啟示十分重要。,五、 外力作用下的振動(dòng),教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn) 1.阻尼振動(dòng)中的能量轉(zhuǎn)化。 2.物體發(fā)生共振決定于驅(qū)動(dòng)力的頻率與物體固有頻率的關(guān)系，與驅(qū)動(dòng)力大小無關(guān)。 3.當(dāng)ｆ驅(qū)＝ｆ固時(shí)，物體做受迫振動(dòng)的振幅最大。 4.振動(dòng)的分類,教學(xué)建議 1.教學(xué)中應(yīng)該充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)的作用，使學(xué)生理解物體在做受迫振動(dòng)時(shí)其頻率跟驅(qū)動(dòng)力頻率的關(guān)系，以及受迫振動(dòng)的頻率與物體固有頻率接近時(shí)，振動(dòng)的特點(diǎn)。,2.記住共振圖線對(duì)于學(xué)生更好了解共振是有好處的。,3.注意引導(dǎo)學(xué)生多思考一下共振在實(shí)際中的應(yīng)用(如樂器的共鳴箱等)以及避免共振的做法，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力和習(xí)慣。,,軍隊(duì)過橋便步走，火車過橋慢行,1831年，一隊(duì)騎兵通過曼徹斯特附近的一座便橋時(shí)，由于馬蹄節(jié)奏整齊，橋梁發(fā)生共振而斷裂。,1940年，美國(guó)的全長(zhǎng)860米的塔柯姆大橋在建成后的4個(gè)月就因風(fēng)共振而倒塌,