2019-2020年高二物理 (人教大綱版)第二冊(cè) 第九章 機(jī)械振動(dòng) 二、振幅、周期和頻率(第一課時(shí)).doc
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2019-2020年高二物理 (人教大綱版)第二冊(cè) 第九章 機(jī)械振動(dòng) 二、振幅、周期和頻率(第一課時(shí))從容說(shuō)課 本節(jié)課講述描述簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的振幅、周期和頻率等幾個(gè)物理量.它是上節(jié)課對(duì)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)研究的延續(xù),在上節(jié)課的基礎(chǔ)上引進(jìn)振幅用來(lái)直接反映簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)中的最大位移,間接反映簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的能量,引進(jìn)周期和頻率用來(lái)反映簡(jiǎn)諧振動(dòng)重復(fù)運(yùn)動(dòng)的快慢.只有切實(shí)理解了本節(jié)所學(xué)的幾個(gè)物理量,才能更好地、更全面地反映出簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)特征.尤其對(duì)以后的學(xué)習(xí)會(huì)起到很重要的作用.例如:對(duì)交變電流、電磁振蕩等知識(shí)的學(xué)習(xí). 結(jié)合本節(jié)內(nèi)容的特點(diǎn),對(duì)本節(jié)教學(xué)的目標(biāo)定位于: 1.知道周期、振幅、頻率三個(gè)物理量的定義,并理解其物理意義. 2.理解周期與頻率的關(guān)系,并能對(duì)二者進(jìn)行換算 3.知道物體振動(dòng)固有周期和固有頻率 本節(jié)課的教學(xué)重點(diǎn)在于對(duì)周期、頻率、振幅的認(rèn)識(shí)和理解 本節(jié)課的教學(xué)難點(diǎn)是理解振幅與簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)能量的定性關(guān)系.以及振幅與位移的區(qū)別. 為了突出重點(diǎn)、突破難點(diǎn)。使學(xué)生能更好地接受知識(shí),本節(jié)課采用先學(xué)后教、實(shí)驗(yàn)演示、討論總結(jié)等方法。以加深學(xué)生的理解,同時(shí)采用多媒體輔助教學(xué),以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,達(dá)到圓滿完成教學(xué)任務(wù)的目的 本節(jié)課的教學(xué)順序確定如下: 復(fù)習(xí)提問(wèn)新課導(dǎo)人指導(dǎo)自學(xué)歸納總結(jié)強(qiáng)化練習(xí)小結(jié) 一、知識(shí)目標(biāo) _ 1.知道描述簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的周期、振幅、頻率三個(gè)物理量 2.理解周期與頻率的關(guān)系,并能進(jìn)行兩者間的換算 3.了解物體振動(dòng)的固有周期和固有頻率 二、能力目標(biāo) 1.培養(yǎng)學(xué)生對(duì)知識(shí)的歸納、總結(jié)能力. 2.提高學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的觀察、分析能力. 三、德育目標(biāo) 通過(guò)對(duì)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)周期性的學(xué)習(xí),使學(xué)生理解社會(huì)新舊更替.螺旋前進(jìn)的道理。 教學(xué)重點(diǎn) 對(duì)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)周期、頻率、振幅的認(rèn)識(shí)和理解 教學(xué)難點(diǎn) 1.理解振幅間接反映振動(dòng)能量的理論依據(jù) 2.區(qū)分振幅與位移兩個(gè)物理量 教學(xué)方法 指導(dǎo)性自學(xué)、實(shí)驗(yàn)演示、多媒體輔助相結(jié)合的綜合教學(xué)法 教學(xué)用具 投影片、彈簧振子、秒表、CAI課件 課時(shí)安排 l課時(shí) 教學(xué)過(guò)程 一、新課導(dǎo)入 1.復(fù)習(xí)提問(wèn) 什么叫機(jī)械振動(dòng)? 什么叫簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)? 2.導(dǎo)人 通過(guò)上節(jié)的學(xué)習(xí),我們知道了什么是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),但如何對(duì)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)來(lái)進(jìn)行定性的描述和定量的計(jì)算呢?這就需要我們引進(jìn)一些能反映簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)特性的物理量周期、頻率和振幅,本節(jié)我們就共同來(lái)學(xué)習(xí)這些物理量 二、新課教學(xué) (一)振幅、周期和頻率 基礎(chǔ)知識(shí) 請(qǐng)學(xué)生閱讀課文第一部分,同時(shí)思考下列問(wèn)題: 投影片出示 1.什么叫振幅?其物理意義是什么?單位又是什么?用什么符號(hào)表示? 2.什么叫周期?其物理意義是什么?單位又是什么?用什么符號(hào)表示? 3.什么叫頻率?其物理意義是什么?單位又是什么?用什么符號(hào)表示? 學(xué)生閱讀后,得出以上問(wèn)題的結(jié)論: 1.a.振動(dòng)物體離開(kāi)平衡位置的最大位移叫振幅 b.振幅用來(lái)反映振動(dòng)物體振動(dòng)的強(qiáng)弱 c.振幅的單位是:米(m) d.振幅的符號(hào)是:A 2.a.做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的物體完成一次全振動(dòng)所需要的時(shí)間叫周期 b.周期是用來(lái)反映物體振動(dòng)快慢的物理量 c.周期的單位是:秒(s) d.周期常用符號(hào):T 3.a.做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的物體,在單位時(shí)間內(nèi)完成全振動(dòng)的次數(shù)叫頻率 b.頻率是用來(lái)反映物體振動(dòng)快慢的物理量 c.頻率的單位是:赫茲(Hz) d.頻率的常用符號(hào):f 深入探究請(qǐng)同學(xué)們結(jié)合前面所學(xué),考慮以下問(wèn)題: 投影出示 1.振幅與位移有何區(qū)別,有何聯(lián)系? 2.周期與頻率有何區(qū)別,有何聯(lián)系? 3.試以彈簧振子為例描述一次全振動(dòng) 學(xué)生經(jīng)過(guò)思考、討論、歸納總結(jié)后得出上述問(wèn)題的結(jié)論: 1.振幅與位移的區(qū)別: a.物理意義不同振幅是用來(lái)反映振動(dòng)強(qiáng)弱的物理量;位移是用來(lái)反映位置變化的物理量 b.矢量性不同.振幅是一標(biāo)量,只有大小,沒(méi)有方向;位移是一矢量,既有大小又有方向 振幅與位移的相同點(diǎn): a.都是反映長(zhǎng)度的物理量.振幅是偏離平衡位置的最大距離;位移是偏離平衡位置的距離其單位都是長(zhǎng)度單位 b.位移的最大值就是振幅 2.周期與頻率的區(qū)別:a.物理意義不同.周期是完成一次全振動(dòng)所需要的時(shí)間;頻率是單位時(shí)間內(nèi)完成的全振動(dòng)的次數(shù) b.單位不同.周期的國(guó)際單位是秒;頻率的國(guó)際單位是赫茲 周期與頻率的聯(lián)系: a.都是用來(lái)反映振動(dòng)快慢的物理量.周期越大,振動(dòng)得越慢;頻率越大,振動(dòng)得越快. b.周期與頻率互成倒數(shù)關(guān)系即:T=OAOAOAO AOAAOAOAOAOAO 教師總結(jié) 通過(guò)上面的學(xué)習(xí),我們對(duì)描述簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的三個(gè)物理量:振幅、周期、頻率,已有了一定的認(rèn)識(shí).下面我們簡(jiǎn)單應(yīng)用一下 基礎(chǔ)知識(shí)應(yīng)用 1.彈簧振子在B、C間做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),O為平衡位置,BC間距離為10 cm,BC運(yùn)動(dòng)時(shí)間為1 s,如圖所示.則 ( ) A從OCO振子做了一次全振動(dòng)B.振動(dòng)周期為1s,振幅是10cm C.經(jīng)過(guò)兩次全振動(dòng)通過(guò)的路程是 20cmD.從B開(kāi)始經(jīng)3s,振子通過(guò)路程是30cm 2.一個(gè)彈簧振子.第一次把彈簧壓縮x后開(kāi)始振動(dòng).第二次把彈簧壓縮2x后開(kāi)始振動(dòng),則兩次振動(dòng)的周期之比和最大加速度的大小之比為() A.1:2,1:2 B.1:1,1:1 C.1:2,1:2 D.1:2,1:1 3.一個(gè)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn),先后以同樣大小的速度通過(guò)相距10 cm的A、B兩點(diǎn),歷時(shí)0.5 s.如圖所示,經(jīng)過(guò)B點(diǎn)后再經(jīng)過(guò)t=0.5 s質(zhì)點(diǎn)以方向相反、大小相同的速一 次通過(guò)B點(diǎn)則質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的周期是( ) A.0.5 s, B.10s C.2.O s D.4.0s參考答案 1.解析:振子從0C0時(shí)位移雖然相同,但速度的方向不同,振動(dòng)只是半次全振動(dòng)故A錯(cuò). 振子從Bc是半次全振動(dòng),故周期T=2 s,振幅A=OB= =5 cm故B錯(cuò) 由全振動(dòng)的定義知:振子由BCB為一次全振動(dòng),振子路程s=4 A4 520 cm,所以兩個(gè)全振動(dòng)的路程中220cm=40cm,故C錯(cuò)。 t=3 s,即1 T,振子經(jīng)歷了1個(gè)全振動(dòng),路程s=4A+2A=30 cm.故D正確 2.解析:振動(dòng)的周期只決定于振動(dòng)本身的固有性質(zhì),對(duì)彈簧振子則由振子的質(zhì)量與彈簧的勁度系數(shù)決定,和起振時(shí)的初始位移大小無(wú)關(guān).彈簧振子振動(dòng)中的回復(fù)力大小為F=kx,其加速度a=,位移越大處,振子的加速度也越大,所以兩種情況中的最大加速度之比為1:2,故本題選C3.解析:根據(jù)題意.由振動(dòng)的對(duì)稱性可知,AB的中點(diǎn)為平衡位置,質(zhì)點(diǎn)A、B兩點(diǎn)對(duì)稱分布于0點(diǎn)的兩側(cè)質(zhì)點(diǎn)從平衡位置0移動(dòng)到B的時(shí)間應(yīng)為tOB=0.5s=0.25s,質(zhì)點(diǎn)從B右運(yùn)動(dòng)到右方極端位置D的時(shí)間為tBD=0.5s=0.25s,所以從O到D的時(shí)間tOD=周期T=2 s,故本題選C. (二)固有周期和固有頻率 基礎(chǔ)知識(shí) 周期和頻率是用來(lái)反映簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)物體振動(dòng)快慢的物理量,那么它們與哪些因素有關(guān)呢? 請(qǐng)同學(xué)們觀察下面實(shí)驗(yàn),然后思考下列問(wèn)題: 實(shí)驗(yàn)一:用同一彈簧振子演示在振幅不同時(shí)的振動(dòng)情況. 實(shí)驗(yàn)二:換用不同的彈簧,使振子做相同振幅的振動(dòng). 實(shí)驗(yàn)三:用同一彈簧,換用不同振子演示其振動(dòng)情況. 學(xué)生活動(dòng) 1.用秒表測(cè)出各實(shí)驗(yàn)的振動(dòng)周期. 2.閱讀題目后進(jìn)行思考. 投影出示題目 1.實(shí)驗(yàn)一說(shuō)明了什么問(wèn)題? 2.實(shí)驗(yàn)二說(shuō)明了什么問(wèn)題? 3.實(shí)驗(yàn)三說(shuō)明了什么問(wèn)題? 學(xué)生歸納總結(jié)后得出結(jié)論: 1.從實(shí)驗(yàn)一測(cè)得的周期來(lái)看,振子振動(dòng)的快慢與振幅無(wú)關(guān). 2.從實(shí)驗(yàn)二測(cè)得的周期來(lái)看,振子振動(dòng)的快慢與彈簧有關(guān). 3.從實(shí)驗(yàn)三測(cè)得的周期來(lái)看,振子振動(dòng)的快慢與振子有關(guān). 深入探究 請(qǐng)同學(xué)進(jìn)一步比較測(cè)得的數(shù)據(jù),分析下面兩個(gè)問(wèn)題: 1.振子振動(dòng)的周期與彈簧勁度系數(shù)有何定性關(guān)系? 2.振子振動(dòng)的周期與振子質(zhì)量有何定性關(guān)系? 學(xué)生對(duì)測(cè)得的數(shù)據(jù)比較、分析后得出: 1.彈簧的勁度系數(shù)越大,周期越小. 2.振子的質(zhì)量越大,周期越大.教師總結(jié) 我們從上面的實(shí)驗(yàn)中定性地對(duì)周期大小進(jìn)行了研究,我們的前輩曾對(duì)周期的大小進(jìn)行了定量的計(jì)算,最終發(fā)現(xiàn)了簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的周期是一個(gè)與振幅無(wú)關(guān)的量,而只與振動(dòng)系統(tǒng)本身有關(guān),因此把簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的周期叫固有周期,把對(duì)應(yīng)的頻率叫固有頻率.并且測(cè)得彈簧振子固有周期的 r計(jì)算公式為:T=2 即:周期與振子質(zhì)量的方根成正比,與彈簧勁度系數(shù)的方根成反比. 基礎(chǔ)知識(shí)應(yīng)用 1.在下列情況下,彈簧振子周期會(huì)發(fā)生變化的是( ) A.把彈簧振子豎直放置時(shí) B.把彈簧振子放置到月球上 C.把彈簧振子放置到升降機(jī)中 D.把彈簧振子的振子換一個(gè)參考答案D三、小結(jié)1.振幅的振動(dòng)物體離開(kāi)平衡位置的最大距離;振動(dòng)物體完成一次全振動(dòng)所需要的時(shí)間叫周期;單位時(shí)間內(nèi)完成全振動(dòng)的次數(shù)叫頻率。2.當(dāng)振動(dòng)物體以相同的速度相繼通過(guò)同一位置所經(jīng)歷的過(guò)程就是一次全振動(dòng);一次全振動(dòng)是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)中的最小單元,振子的運(yùn)動(dòng)過(guò)程就是這一單元運(yùn)動(dòng)的不斷重復(fù)。3.由于物體振動(dòng)的周期和頻率只與振動(dòng)系統(tǒng)本身有關(guān),所以也叫因有周期和固有頻率。四、作業(yè)復(fù)習(xí)本節(jié)內(nèi)容完成課后作業(yè)預(yù)習(xí)下節(jié)內(nèi)容思考題:如何改變彈簧振子的周期?參考答案改變彈簧振子的彈簧勁度的系數(shù)。改變彈簧振子的振子質(zhì)量。六、本節(jié)優(yōu)化訓(xùn)練設(shè)計(jì)1.已知某彈簧振子做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的振幅為4cm。下列說(shuō)法正確的是( ) A.振子的最大位移是8 cmB.從任意時(shí)刻起,一個(gè)周期內(nèi)振子通過(guò)的路程是16 cm C.從任意時(shí)刻起,半個(gè)周期內(nèi)振子通過(guò)的路程是8 cm D.從任意時(shí)刻起,14個(gè)周期內(nèi)振子通過(guò)的路程是4 cm 2.如右圖所示,彈簧振子在AA間做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),測(cè)得AAI相距為8 cm,則: (1)振幅為。(2)振子完成4次全振動(dòng)所經(jīng)過(guò)的總路程為。3.彈簧振子做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),從振子第一次通過(guò)平衡位置時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí),到第15次通過(guò)平衡位置時(shí)停止計(jì)時(shí),測(cè)得這段時(shí)間為14 s則該彈簧振子的周期為,頻率為。 4.在2題的圖中,彈簧振子在AA間做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),已知頻率為2 Hz,若從振子到達(dá)A點(diǎn)時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí),1 min內(nèi)振子經(jīng)過(guò)平衡位置0點(diǎn) 次,經(jīng)過(guò)A點(diǎn) 次. 5.彈簧振子做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的振幅為A,周期為T,若將振幅減小為原來(lái)的15,那么周期將是原來(lái)的 倍,若將振幅增大為原來(lái)的3倍,那么周期將是原來(lái)的倍。6.如圖所示,振子從平衡位置0點(diǎn)開(kāi)始向右運(yùn)動(dòng)在AA間做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),到M點(diǎn)時(shí)速率第一次等于v,經(jīng)過(guò)tl S通過(guò)路程s1后,速率第二次等于v,又經(jīng)過(guò)t2s通過(guò)路程s后,速度第三次等于v,則該振子的振動(dòng)周期T等于。參考答案1.BC 2.(1)4 cm (2)64 cm 3.2 s 0.5 Hz 4.240 l20 5.l 16. 2(t1+t2)- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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