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) 一、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)(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) 一、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)(第一課時(shí)) 從容說(shuō)課 本節(jié)內(nèi)容講述簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的相關(guān)知識(shí).它既與前面所學(xué)的運(yùn)動(dòng)學(xué)知識(shí)有聯(lián)系,又與它們有區(qū)別.從形式上看都屬于機(jī)械運(yùn)動(dòng)，但它較前面的直線運(yùn)動(dòng)、曲線運(yùn)動(dòng)要復(fù)雜得多，它所遵循運(yùn)動(dòng)規(guī)律需要從本節(jié)課中得出.在本節(jié)課中.我們以彈簧振子為模型來(lái)初步探討簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的周期性、受力、加速度及速度的變化情況，為學(xué)生以后的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ) 根據(jù)本節(jié)內(nèi)容的特點(diǎn)，對(duì)本節(jié)教學(xué)目標(biāo)定位如下： 1.知道什么是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的受力特點(diǎn) 2.理解簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的周期性，并能從實(shí)例中正確描述出一次全振動(dòng) 3.知道簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)中回復(fù)力、加速度、速度隨位移變化的規(guī)律 本節(jié)課的教學(xué)重點(diǎn)定位于： 1.簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力的分析及特點(diǎn) 2.簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)中速度、加速度、位移的變化規(guī)律的分析與總結(jié) 本節(jié)課的教學(xué)難點(diǎn)定位于： 對(duì)回復(fù)力的理解 結(jié)合本節(jié)的特點(diǎn),對(duì)本節(jié)課的教學(xué)采用實(shí)驗(yàn)演示為主,分析講解為輔的教學(xué)模式,通過(guò)實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生自己從實(shí)驗(yàn)中分析出簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的有關(guān)特點(diǎn).教師只起引導(dǎo)的作用,充分體現(xiàn)學(xué)生的主導(dǎo)地位 對(duì)本節(jié)課教學(xué)程序設(shè)計(jì)如下： 實(shí)驗(yàn)導(dǎo)人實(shí)驗(yàn)觀察規(guī)律總結(jié)知識(shí)應(yīng)用小結(jié)教學(xué)目標(biāo) 一、知識(shí)目標(biāo) 1.知道什么是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，知道簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的受力特點(diǎn)2.理解簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的周期性.并能從運(yùn)動(dòng)中正確描述出一次全振動(dòng) 3.知道簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)中回復(fù)力、加速度、速度隨位置變化的規(guī)律 二、能力目標(biāo) 1.通過(guò)對(duì)彈簧振子運(yùn)動(dòng)的觀察、分析，培養(yǎng)學(xué)生的分析、理解能力 2.通過(guò)對(duì)彈簧振子的講解。培養(yǎng)學(xué)生建立理想化模型的能力 三、德育目標(biāo) 1.通過(guò)對(duì)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)周期性的學(xué)習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生理解對(duì)稱的特點(diǎn),樹(shù)立“對(duì)稱美”的美學(xué)觀點(diǎn) 2.通過(guò)對(duì)回復(fù)力和慣性的比較，培養(yǎng)學(xué)生用“對(duì)立統(tǒng)一”的觀點(diǎn)分析問(wèn)題的能力教學(xué)重點(diǎn) 1.簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)中回復(fù)力的分析及特點(diǎn) 2.簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)中速度、加速度、位移變化規(guī)律的分析與總結(jié)教學(xué)難點(diǎn) 對(duì)回復(fù)力的理解教學(xué)方法 實(shí)驗(yàn)演示法，分析、歸納法，多媒體演示教學(xué)教學(xué)用具 投影片、彈簧振子、CAI課件課時(shí)安排 1課時(shí)教學(xué)過(guò)程 一、新課導(dǎo)入 自然界中物體的運(yùn)動(dòng)形形色色，下面我們就一起來(lái)觀察這樣一種運(yùn)動(dòng) 演示彈簧振子的運(yùn)動(dòng) 今天我們就共同來(lái)學(xué)習(xí)這種運(yùn)動(dòng) 二、新課教學(xué) (一)機(jī)械振動(dòng) 基礎(chǔ)知識(shí) 學(xué)生觀察彈簧振子的振動(dòng)后回答下列問(wèn)題： 1.請(qǐng)同學(xué)們從生活中舉出一些類似于彈簧振子運(yùn)動(dòng)的實(shí)例 2.這些運(yùn)動(dòng)有哪些共同的地方? 3.這些物體為什么會(huì)做這樣的運(yùn)動(dòng)? 學(xué)生思考后得出結(jié)論： 1.學(xué)生可能舉出的實(shí)例有： 公園里兒童在蹦蹦床上的運(yùn)動(dòng) 地震時(shí)地面的運(yùn)動(dòng) 樹(shù)枝在風(fēng)中的擺動(dòng) 2.這些運(yùn)動(dòng)所具有的共同點(diǎn)是： 這些運(yùn)動(dòng)都具有往復(fù)性。 最終停下來(lái)后總在同一位置，即具有平衡位置。 往復(fù)運(yùn)動(dòng)在平衡位置兩側(cè)對(duì)稱 3.物體做什么樣的運(yùn)動(dòng)取決于物體的受力狀況，上述的這些運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所受的合力始終指向平衡位置正是由于物體受到了這樣的力的作用，所以才能做這種周期性的往復(fù)運(yùn)動(dòng)我們把具有這種特征的力叫回復(fù)力 深入探究 投影片出示 1.籃球運(yùn)動(dòng)員在地上拍球時(shí)，籃球會(huì)上下跳動(dòng)，籃球的這種運(yùn)動(dòng)是否是機(jī)械振動(dòng)? 2.物體滿足什么樣的條件才能做機(jī)械振動(dòng)? 3.如何確定物體的平衡位置? 學(xué)生思考后得出結(jié)論： 1.籃球的運(yùn)動(dòng)并不是機(jī)械振動(dòng)因?yàn)闄C(jī)械振動(dòng)是物體在平衡位置兩側(cè)所做的往復(fù)性運(yùn)動(dòng)而籃球只是在平衡位置一側(cè)運(yùn)動(dòng)，故它不是機(jī)械振動(dòng) 2.物體要做機(jī)械振動(dòng)必須具備： 平衡位置 受到指向平衡位置的回復(fù)力 3.平衡位置是物體所受合力為零的位置.對(duì)機(jī)械振動(dòng)來(lái)說(shuō)，當(dāng)物體離開(kāi)平衡位置后就會(huì)受到一個(gè)指向平衡位置的力的作用，使得物體總想返回到平衡位置如果不是理想狀態(tài)下的機(jī)械振動(dòng)，那么，物體最終停下來(lái)的位置就是其平衡位置；如果是理想狀態(tài)(振動(dòng)過(guò)程中不受阻力作用)下的機(jī)械振動(dòng)，那么，其合力為零的位置就是其平衡位置 教師總結(jié) 通過(guò)上面的學(xué)習(xí)，我們對(duì)機(jī)械振動(dòng)已有了一定的認(rèn)識(shí)，知道了什么是機(jī)械振動(dòng)，機(jī)械振動(dòng)具有什么樣的特點(diǎn)，滿足什么樣的條件才能做機(jī)械振動(dòng)等等下面我們練習(xí)一下剛才所學(xué)到的知識(shí) 基礎(chǔ)知識(shí)應(yīng)用 關(guān)于機(jī)械振動(dòng).下列說(shuō)法正確的是( )A往復(fù)運(yùn)動(dòng)就是機(jī)械振動(dòng) B機(jī)械振動(dòng)是靠慣性運(yùn)動(dòng)的，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中不需要有力的作用 C機(jī)械振動(dòng)要受到回復(fù)力的作用 D回復(fù)力是物體所受的合力 參考答案C (二)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng) 基礎(chǔ)知識(shí) 請(qǐng)同學(xué)們重新觀察水平彈簧振子的運(yùn)動(dòng)，請(qǐng)他們?cè)谟^察時(shí)考慮下面問(wèn)題： 1.彈簧振子由哪些部件組成? 2.彈簧振子的回復(fù)力由誰(shuí)來(lái)提供? 3.穿振子的桿為什么做得非常光滑? 4.振子在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中離開(kāi)平衡位置的距離如何變化?為什么會(huì)出現(xiàn)這種現(xiàn)象? 5.若桿做得足夠光滑會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象? 學(xué)生觀察，思考后得出結(jié)論： 1.彈簧振子的組成部件有：小球(振子) 中間有孔的小球振子 連接小球與框架的兩根彈簧 主要由穿孔小球與彈簧的光滑桿所組成的支架 2.振子在運(yùn)動(dòng)時(shí)總共受六個(gè)力的作用.即重力、支持力、與桿的摩擦力、空氣的阻力、左右兩根彈簧所產(chǎn)生的兩個(gè)拉力由于豎直方向彈簧振子沒(méi)有動(dòng)，所以豎直方向的合力為零，而水平方向的四個(gè)力在振子運(yùn)動(dòng)時(shí)都指向平衡位置。故其回復(fù)力由這些力的合力來(lái)提供. 3.桿的光滑程度影響著振子所受摩擦阻力的大小，桿越光滑其所受摩擦力越小，振子運(yùn)動(dòng)時(shí)損失的能量就越小.運(yùn)動(dòng)的時(shí)間就越長(zhǎng).做機(jī)械振動(dòng)的現(xiàn)象就越明顯. 4.從實(shí)驗(yàn)中可以看到，振子運(yùn)動(dòng)時(shí)離開(kāi)平衡位置的距離會(huì)越來(lái)越小，出現(xiàn)這種現(xiàn)象的根本原因就是振子在克服阻力做功時(shí)消耗了本身的能量 5.若桿做得足夠光滑,即桿與振子之間無(wú)相互作用的摩擦力，若也不存在空氣阻力，那么振子將會(huì)無(wú)限地振動(dòng)下去，永遠(yuǎn)也不會(huì)停下來(lái) 深入探究 再次請(qǐng)學(xué)生觀察彈簧振子的振動(dòng)，然后思考下列問(wèn)題： 1.彈簧振子在平衡位置時(shí)受哪些力的作用其合力如何? 2.用手把振子拉到最大位移處所起的作用是什么? 3.振子開(kāi)始振動(dòng)后，經(jīng)過(guò)怎樣的運(yùn)動(dòng)后開(kāi)始出現(xiàn)往復(fù)? 4.試分析振子在一個(gè)全振動(dòng)過(guò)程中的各個(gè)階段中回復(fù)力、加速度、速度,對(duì)平衡位置的位移、能量的變化情況 學(xué)生觀察分析后得出結(jié)論： 1.振子在平衡位置時(shí)受重力、支持力、彈簧彈力的作用而處于靜止?fàn)顟B(tài).此時(shí)合力為零. 2.用手把振子拉到最大位置處時(shí)，與振子相連的彈簧發(fā)生了形變，具有了一定的彈性勢(shì)能，其能量的大小就等于手對(duì)它所做的功.故拉動(dòng)振子實(shí)質(zhì)上是給振子注入能量3.振子從最大位移處開(kāi)始運(yùn)動(dòng).當(dāng)再次回到該最大位移處后,它的運(yùn)動(dòng)開(kāi)始重復(fù)(即與前面的運(yùn)動(dòng)完全一樣)，這樣一段運(yùn)動(dòng)就叫振子的一次全振動(dòng)全振動(dòng)是往復(fù)運(yùn)動(dòng)的最小單元_ 4.答案見(jiàn)下表：振子的運(yùn)動(dòng)AOOAA OOA對(duì)平衡位置位移的變化水平向右，不斷減小水平向左，不斷增大水平向左，減小水平向右，增大振子所受的合力的變化水平向左，減小水平向右，增大水平向右減小水平向左，增大加速度的變化水平向左，減小水平向右，增大水平向右，減小水平向左，增大速度的變化水平向左，增大水平向左，減小水平向右，不斷增大水平向右，不斷減小能量的變化彈性勢(shì)能變小，動(dòng)能增大動(dòng)能變小，彈性勢(shì)能增大彈性勢(shì)能變小，動(dòng)能增大動(dòng)能變小，彈性勢(shì)能增大教師總結(jié)投影片出示通過(guò)前面的學(xué)習(xí)，我們知道：1.簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的定義：物體在跟位移大小成正比,并且總指向平衡位置的回復(fù)力作用下所做的運(yùn)動(dòng)叫簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)2.簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的條件：回復(fù)力：F=-kx不受阻力的作用(無(wú)能量損失)3.簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)：1.回復(fù)力：物體在往復(fù)運(yùn)動(dòng)期間,回復(fù)力的大小和方向均做周期性的變化.物體處在最大位移時(shí)的回復(fù)力最大,物體處于平衡位置時(shí)的回復(fù)力最小(為零),物體經(jīng)平衡位置時(shí),回復(fù)大的方向發(fā)生改變 2.加速度：由力與加速度的瞬時(shí)對(duì)應(yīng)關(guān)系可知：回復(fù)力產(chǎn)生的加速度也是周期性變化的且與回復(fù)力的變化步調(diào)相同 3.位移：物體做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)時(shí).它的位移(大小和方向)也是周期性變化的.為研究問(wèn)題方便我們選平衡位置為位移的起點(diǎn),物體經(jīng)平衡位置時(shí)位移的方向改變. 4.振動(dòng)的速度：簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)是變加速運(yùn)動(dòng),速度的變化也具有周期性(包括大小和方向).物體經(jīng)平衡位置時(shí)速度最大.物體在最大位移處的速度為零,且物體的速度方向改變.基礎(chǔ)知識(shí)應(yīng)用 1.關(guān)于簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),以下說(shuō)法正確的是( ) A.只要有回復(fù)力，物體就會(huì)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng) B. 當(dāng)物體做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)時(shí)，加速度的方向總是與位移方向相反 C.物體做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)時(shí)，當(dāng)它向平衡位置運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，加速度越來(lái)越小 D.物體做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)時(shí)，速度方向有時(shí)與位移方向相反,有時(shí)與位移方向相同 2.某質(zhì)點(diǎn)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，從質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過(guò)某一位置時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí),則下列說(shuō)法中正確的是( ) A.當(dāng)質(zhì)點(diǎn)再次經(jīng)過(guò)此位置時(shí)經(jīng)過(guò)的時(shí)間為一個(gè)周期 B.當(dāng)質(zhì)點(diǎn)速度再次與零時(shí)刻的速度相同時(shí),經(jīng)過(guò)的時(shí)間為一個(gè)周期 C.當(dāng)質(zhì)點(diǎn)的加速度再次與零時(shí)刻相同時(shí)，經(jīng)過(guò)的時(shí)間為一個(gè)周期 D.以上三種說(shuō)法都不對(duì) 參考答案1.BCD 2.D三、小結(jié)通過(guò)本節(jié)的學(xué)習(xí)，我們知道：1.機(jī)械振動(dòng)是指物體在平衡位置兩側(cè)所做的往復(fù)性運(yùn)動(dòng)2.簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)是指在F=-kx這樣的回復(fù)力作用下所做的機(jī)械振動(dòng)3.簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的條件、特點(diǎn)四、作業(yè)1.完成課后作業(yè)題 2.復(fù)習(xí)本節(jié)所學(xué)內(nèi)容3.預(yù)習(xí)下節(jié)內(nèi)容4.思考題：做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的物體每次經(jīng)過(guò)同一位置時(shí)，都具有相同的( )A加速度 B動(dòng)量 C動(dòng)能 D位移 E回復(fù)力 F速度 解:簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的物體通過(guò)同一位置時(shí),相對(duì)平衡位置的位移相同,由回復(fù)力與位移的關(guān)系知回復(fù)力相同,由牛頓第二定律知.加速度相同,由于振動(dòng)的重復(fù)性,物體通過(guò)同一位置時(shí)速度的大小相等，但方向不同即速度和動(dòng)量不相同。而動(dòng)能相同所以本題選ACDE _ 方法滲透： 1.解題時(shí)注意各物理量的標(biāo)、矢性 _ 2.物體做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)時(shí)回復(fù)力、加速度、速度的變化可由下面的流程圖來(lái)判斷： _ 判斷方法： _五、板書(shū)設(shè)計(jì)六、本節(jié)優(yōu)化訓(xùn)練設(shè)計(jì)1.下列是描述簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的物理量與時(shí)間關(guān)系的圖象，其中描述正確的是( ) 2.如圖所示,質(zhì)量m=O.5 kg的物體，放在M=64 kg的平臺(tái)上,平臺(tái)跟豎立在地面上的輕彈簧相連接，彈簧的下端固定.若物體與平臺(tái)一起上下振動(dòng),最大位移為1O cm,當(dāng)滑塊運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí).對(duì)平臺(tái)壓力恰好為零.則： (1)彈簧的勁度系數(shù)多大? (2)滑塊運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí),對(duì)平臺(tái)的壓力多大? 3.做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的彈簧振子,其加速度a隨位移x變化的規(guī)律,下列圖象正確的是( )4.證明豎直彈簧振子的運(yùn)動(dòng)是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)參考答案 1.ABC 2.(1)6.45103Nm (2)10 N 3.B 4.如圖所示：證明：振子在平衡位置下方x1處時(shí)的回復(fù)力F回k（L+x1）-mg=kL+kx1- kL= kx1因彈力方向與x1方向相反,所以F回-kx1同理：振子在平衡位置上方所受回復(fù)力F回mg-k(L-x2)=kx2所以F回-kx2振子上下振動(dòng)時(shí)，F(xiàn)回與x的方向相反,大小成正比,故豎直彈簧振子的振動(dòng)為簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng).