高中物理教学论文 简谐运动的位移速度加速度之关系 新人教版选修3-4

简谐运动速度和位移的关系简谐运动里，速度和位移就像一对欢喜冤家，总是有着千丝万缕的联系。

位移啊，就像是一个调皮的小幽灵，在平衡位置附近晃悠。

当这个小幽灵离平衡位置最远的时候，速度就像一个慵懒的小懒虫，慢吞吞的。

你可以想象一下，位移这个小幽灵跑到了天涯海角，速度小懒虫就躺在那里不想动，就好像在说“你跑那么远，我可得歇会儿再追你”。

而当位移小幽灵乖乖回到平衡位置的时候呢，速度就像打了鸡血一样，变得特别快。

这时候速度就像一个超级赛车手，“嗖”的一下就飙起来了。

位移小幽灵在平衡位置就像是一个归家的孩子，而速度赛车手则在那里欢呼雀跃地展示自己的速度。

如果把简谐运动的轨迹想象成一个舞台，位移就是那个在舞台上晃来晃去的小演员。

当小演员走到舞台边缘的时候，速度就像是台下打瞌睡的观众，没什么活力。

可是一旦小演员回到舞台中央，速度观众就立马精神起来，拍手叫好还不够，自己还兴奋地跳起来，也就是速度变得极大。

从能量的角度看，位移就像一个存钱罐里的钱，存得越多的时候，速度这个花钱的速度就越慢。

当存钱罐里的钱快见底了，也就是位移接近平衡位置的时候，速度花钱就大手大脚起来，花得特别快。

再夸张一点，位移像是一座大山，在山巅的时候，速度就像被山压住的小蚂蚁，艰难地挪动。

而当位移大山崩塌，回到平地也就是平衡位置的时候，速度就像突然获得自由的小鸟，欢快地展翅高飞。

而且，速度和位移的这种关系还特别有节奏感，就像跳舞一样。

位移先迈出一步，速度就跟着调整自己的步伐。

它们永远在这种你进我退、你退我进的状态里。

这俩家伙就像两个配合默契的小伙伴，虽然有时候一个积极一个消极，但却共同构建了简谐运动这个奇妙的世界。

要是没有这样独特的速度和位移关系，简谐运动就像一场没有主角的戏，平淡无奇。

它们就像是一场魔法表演中的魔术师和他的魔法棒，缺了谁都不行，一起变幻出简谐运动那充满魅力的现象。

简谐运动加速度方向与位移与速度的关系
简谐运动是一种周期性的运动，它的加速度方向与位移和速度之间存在着紧密的联系。

在简谐运动中，物体沿着一条直线上往复振动。

当物体位于平衡位置时，它的加速度为零。

当物体受到外力作用而偏离平衡位置时，加速度的方向将指向平衡位置。

这是因为简谐运动的特点决定了物体会被引力或弹力力量恢复到平衡位置。

当物体偏离平衡位置时，它会受到一个恢复力的作用，该力与位移方向相反。

这个恢复力的大小与物体偏离平衡位置的距离成正比。

因此，当物体偏离平衡位置越大时，恢复力也就越大。

这导致物体加速度的大小与位移成正比。

在简谐运动中，物体的速度与位移之间也存在着密切的联系。

当物体经过平衡位置时，它的速度达到最大值。

而当物体达到最大位移时，速度为零。

这是因为速度的变化率与位移的变化率成正比。

当物体接近平衡位置时，位移的变化率变小，速度也变小。

当物体经过平衡位置时，位移的变化率为零，速度也为零。

简谐运动的加速度方向与位移和速度之间存在着密切的关系。

加速度的方向指向平衡位置，大小与位移成正比。

速度与位移之间存在着正比关系，当位移达到最大值时，速度为零。

这些关系使得简谐运动成为一种周期性的运动，具有规律可循的特点。

无论是弹簧振
子、摆锤还是声波传播，都可以用简谐运动来描述，这使得我们更好地理解和应用这一重要的物理概念。

简谐运动速度与位移方向的关系简谐运动里最有趣的就是速度和位移的关系。

你有没有发现，当你离平衡位置越近的时候，速度就越快，感觉像是风驰电掣。

可是一旦远离那个位置，速度又开始减缓，仿佛在和你玩捉迷藏，躲得远远的。

最有趣的是，简谐运动的速度总是跟位移成反比，就像是你和好朋友打闹，越是离得远，越是难以追上。

这个就好比你和朋友一起去游乐园，越是往外跑，越是没劲。

真的是很形象吧。

我们可以想象一下，如果把简谐运动比作一首歌，那它的旋律一定是起伏跌宕的。

高音部分，速度快得让人心跳加速，低音部分，又有种悠扬的感觉。

这样的感觉，就像是在生活中经历各种起伏，有高有低。

我们也得停下来，慢慢欣赏这一切，就像在舞台上，等着掌声响起。

这个平衡位置，就是那最美的和声，让我们在生活的舞台上跳出最动人的舞步。

咱们再聊聊那种“反向”关系，真的是让人又爱又恨。

你在秋千的最高点，心里兴奋得不行，感觉像是飞上了天。

但是，马上就要跌下来了，那一瞬间的速度减慢就像是时间静止了，你甚至能听见自己心跳的声音。

这种感觉就像是电影里的慢动作，紧张又刺激。

虽然速度在变化，但其实我们心里都明白，这一切都是有规律可循的。

正是这种规律，才让我们感受到运动的魅力。

再说说物理学家的那些公式。

哎，听上去复杂，但其实就像在做一道简单的数学题。

你把位移和速度代入公式，就像在调配一杯饮料，适量就好。

别一上来就把糖放太多，那可就没法喝了。

就像简谐运动一样，合适的速度和位移，才能让我们在生活中找到最好的节奏。

你看，生活也需要这些小小的规律，才能让我们在忙碌中找到乐趣。

简谐运动真的是个有趣的概念。

它不仅在物理里占有一席之地，生活中更是无处不在。

每当我们在秋千上、在海浪中、甚至是在旋转木马上，都能感受到那种速度与位移的微妙关系。

生活中的小乐趣，就是在这些细节中慢慢积累的。

每一次的起伏，都是一次新的体验。

每一次的减速，都是一次思考的时刻。

就像我们的人生，有时候快，有时候慢，关键是要懂得享受这个过程。

《简谐运动》教学设计【教材分析】本节是人教版选修3-4第十一章《机械振动》第一节《简谐运动》。

机械振动是较复杂的机械运动，振动的知识在实际生活中有很多应用（如心电图、核磁共振仪、地震仪、钟摆等），可以使学生联系实际，扩大知识面；同时，也是以后学习波动知识的基础。

因此，学好此章内容，具有承上启下的作用。

《简谐运动》是《机械振动》这一章中最基本而又最重要的一节，是全章的基础。

本节课首先通过学生身边和生活中实际的例子引出振动的概念；而后从简单到复杂、从特殊到一般的思路，从运动学的角度认识弹簧振子，通过手机拍摄频闪照片的方法得出弹簧振子的图象；再通过分析揭示出弹簧振子的位移-时间图象是正弦式曲线，然后从其运动学特征给出了简谐运动的定义，并进一步引导学生认识简谐运动是一种较前面所学的直线运动、曲线运动更复杂的机械运动；最后回归生活和应用举例，使学生知道机械振动是一种普遍的运动形式。

【学情分析】现阶段高二的学生已具有运动学和动力学的基本知识，对高中物理的学习要求和方法已具有一定的认识，但在大小和方向都做周期性变化的力的作用下的物体运动还是第一次遇到，对这种运动模式的运动形式没有抽象认识；很难对较为复杂的运动有清晰的认识。

为此，如何帮助他们建立合理的简谐运动情景是教学的关键。

心理学研究表明，在学生的学习中调动眼、耳、口等各种感觉器官共同参与学习过程，则学习效率将得到极大的提高；而建构主义学习理论所要求的学习环境必须具备的基本要素是“情景创设”、“协商会话”和“信息资源提供”。

为此在课堂教学上首先通过实验演示给学生以直观的感受，创设学习的良好情景；再引导学生观察、思考、讨论得出初步的简谐运动规律，然后再次通过观察、思考、讨论得出正确而科学的结论。

由此培养学生的观察能力、空间想象能力、协同学习的能力和科学的思维能力，使学生的学习过程变得轻松而高效，并且同步培养学生自主学习的能力，为学生的可持续发展提供必要的训练。

高中物理 11.1 简谐运动教案新人教版选修34一、教材分析本节内容是机械振动的最简单的运动形式，是学习其它振动形式的基础，对学好整个振动部分起到非常重要的作用。

它从位移与时间关系的角度认识简谐运动的特点。

二、教学目标1.知识与技能（1）从运动形式了解什么是机械振动、简谐运动（2）正确理解简谐运动图象的物理含义，知道简谐运动的图象是一条正弦或余弦曲线。

2.过程与方法通过观察演示实验，概括出机械振动的特征，培养学生的观察、概括能力。

三、教学重点难点简谐运动的位移时间图像既是重点也是难点。

四、学情分析在学生已学习物体运动规律的基础上认识振动并不困难，但要认识简谐振动的特点比较困单，所以应用实验的方法画出其图像以降低学生的困难。

五、教学方法实验、观察与总结六、课前准备弹簧振子、坐标纸、预习学案七、课时安排 1课时八、教学过程（一）预习检查、总结疑惑学生回答预习学案的内容，提出疑惑（二）精讲点拨1、机械振动学生回答机械振动与其他运动相比有什么特点？特点：往复的运动总结：物体做机械振动时，一定受到指向中心位置的力，这个力的作用总能使物体回到中心位置，对于弹簧振子，它是弹力。

2、弹簧振子的运动（1）弹簧振子要一直运动下去对弹簧和振子有什么要求？a．弹簧的质量远远小于滑块的质量，可以忽略不计,一个轻质弹簧联接一个质点，弹簧的另一端固定，就构成了一个弹簧振子b．阻力太大，振子不振动，阻力很小，振子振动。

我们研究在没有阻力的理想条件下弹簧振子的运动。

（2）平衡位置有什么特点？振动时怎样算完成一个全振动？对弹簧振子而言，弹簧为原长，振动方向的合力为零。

3、实验探究使弹簧振子振动，拉动下面的坐标纸，描出振子运动的运动图像。

用多媒体动画模拟振子的运动，画出振动图象。

4、讨论并回答：简谐运动的振动图象是一条什么形状的图线呢？简谐运动的位移指的是什么位移？（相对平衡位置的位移）总结：简谐运动的振动图象都是正弦或余弦曲线。

提问：振动图象在什么情况下是正弦，什么情况下是余弦？总结：由开始计时的位置决定图像中这里的位移指的是什么？总结：指向对于平衡位置的位移，即位置坐标，与时刻对应。

简谐运动的描述金溪一中乐旦旦教学目标：1．知道简谐运动的振幅、周期和频率的含义。

2．理解周期和频率的关系。

3．知道振动物体的固有周期和固有频率，并正确理解与振幅无关。

重点难点：振幅、周期和频率的物理意义；理解振动物体的固有周期和固有频率与振幅无关。

教学方法：实验观察、讲授、讨论，计算机辅助教学。

教具：弹簧振子，音叉，教学过程1．新课引入上节课讲了简谐运动的现象和受力情况。

我们知道振子在回复力作用下，总以某一位置为中心做往复运动。

现在我们观察弹簧振子的运动。

将振子拉到平衡位置O的右侧，放手后，振子在O点的两侧做往复运动。

振子的运动是否具有周期性？在圆周运动中，物体的运动由于具有周期性，为了研究其运动规律，我们引入了角速度、周期、转速等物理量。

为了描述简谐运动，也需要引入新的物理量，即振幅、周期和频率。

2．新课讲授实验演示：观察弹簧振子的运动，可知振子总在一定范围内运动。

说明振子离开平衡位置的距离在一定的数值范围内，这就是我们要学的第一个概念——振幅。

（1）、振幅A：振动物体离开平衡位置的最大距离。

我们要注意，振幅是振动物体离开平衡位置的最大距离，而不是最大位移。

这就意味着，振幅是一个数值，指的是最大位移的绝对值【板书】2、振动的周期和频率（1）、振动的周期T：做简谐运动的物体完成一次全振动的时间。

振动的频率f：单位时间内完成全振动的次数。

（2）、周期的单位为秒（s）、频率的单位为赫兹（Hz）实验演示：下面我们观察两个劲度系数相差较大的弹簧振子，让这两个弹簧振子开始振动，用秒表或者脉搏计时，比较一下这两个振子的周期和频率。

演示实验表明，周期越小的弹簧振子，频率就越大。

【板书】(3)、周期和频率都是表示振动快慢的物理量。

两者的关系为：T=1/f 或f=1/T举例来说，若周期T=0.2s，即完成一次全振动需要0.2s，那么1s内完成全振动的次数，就是1/0.2=5s-1.也就是说，1s钟振动5次，即频率为5Hz.【板书】3、简谐运动的周期或频率与振幅无关实验演示（引导学生注意听）：敲一下音叉,声音逐渐减弱,即振幅逐渐减小,但音调不发生变化,即频率不变.【板书】振子的周期(或频率)由振动系统本身的性质决定,称为振子的固有周期或固有频率.例如:一面锣,它只有一种声音,用锤敲锣,发出响亮的锣声,锣声很快弱下去,但不会变调.摆动着的秋千,虽摆动幅度发生变化,但频率不发生变化.弹簧振子在实际的振动中, 会逐渐停下来,但频率是不变的.这些都说明所有能振动的物体,都有自己的固有周期或固有频率.巩固练习:1．A、B两个完全一样的弹簧振子，把A振子移到A的平衡位置右边10cm，把B振子移到B的平衡位置右边5cm，然后同时放手，那么：A.A、B运动的方向总是相同的.B.A、B运动的方向总是相反的.C.A、B运动的方向有时相同、有时相反.D.无法判断A、B运动的方向的关系.作业1．动手作业：同学们自己制作一个弹簧振子,观察其运动.分别改变振子振动的振幅、弹簧的劲度和振子的质量，其周期和频率是否变化?2．书面作业：把课本162页练习二（1）、(2)题做在练习本上.。

简谐运动本节教材分析简谐运动是最简单、最基本、最有规律性的机械振动，通过学习，使学生既了解到机械振动的基本特点，又体会到振动这种运动形式较直线运动、曲线运动都要复杂.在本节教材中研究弹簧振子的振动情况时，忽略了摩擦力和弹簧的质量，应让学生认真领会这种理想化的方法.本节教材包括以下知识点：机械振动、弹簧振子及其运动特点、简谐运动.教学目标一、知识目标1.知道什么是简谐运动以及物体在什么样的力作用下做简谐运动，了解简谐运动的若干实例.2.理解简谐运动在一次全振动过程中位移、回复力、加速度、速度的变化情况.3.知道简谐运动是一种理想化模型以及在什么条件下可以把实际发生的振动看作简谐运动.二、能力目标1.通过对简谐运动中位移、回复力、加速度、速度等物理量间变化规律的综合分析，知道各物理量之间有密切的相互依存关系，学会用联系的观点来分析问题.2.本节中通过对弹簧振子所做简谐运动的分析，得到了有关简谐运动的一般规律性的结论，使学生知道从个别到一般的思维方法.3.学会分析简谐运动的实例，提高学生理论联系实际的能力.三、德育目标1.通过物体做简谐运动时的回复力和惯性之间关系的教学，使学生认识到回复力和惯性是矛盾的两个对立面，正是这一对立面能够使物体做简谐运动.2.通过对简谐运动的分析，使学生知道各物理量之间的普遍联系.教学重点1.什么是简谐运动.2.简谐运动过程中的位移、回复力、加速度和速度的变化规律.3.简谐运动中回复力的特点.教学难点物体做简谐运动过程中的位移、回复力、加速度、速度的变化规律.教学方法1.关于机械振动概念的得出，采用实验演示，多媒体展示，阅读、归纳等综合教法.2.关于弹簧振子和简谐运动规律的教学，采用多媒体模拟展示，结合运动学、动力学相关公式推导，列表对比等教学方法.教学用具自制投影片、单摆、音叉、小槌、小提琴、水平弹簧振子、CAI课件教学过程首先用投影片出示本节课的学习目标：1.掌握机械振动的概念.2.掌握弹簧振子的运动特征、回复力的特点.3.掌握简谐运动的概念，能辨别一个振动是否为简谐运动.学习目标完成过程一、导入新课1.请一位同学用小提琴弹奏一两句歌曲，此时学生的积极性很高.2.提出问题：①一根琴弦，为什么会发出动听的音乐?学生：因为琴弦在按一定的规律振动.教师问：②同学们，琴弦的振动有什么特点呢?［用实物投影仪对琴弦的振动进行局部放大］学生观察后答：琴弦在原来静止的位置进行小幅度振动.3.引入：本节课我们就来研究类似于琴弦的振动，板书课题：第九章：机械振动二、新课教学(一)机械振动1.教师讲解：同学们在描述琴弦的运动时提出了“琴弦在原来的静止位置附近振动”，或“琴弦在未开始振动时的位置附近振动”，那么同学们想一想：琴弦静止时或琴弦未振动时所受合力有什么特点?学生答：此时琴弦所受合力为零.2.教师总结：我们把振动物体所受合力等于零时所处的位置叫平衡位置.3.教师问：同学们观察得到：琴弦做的是小幅度的振动，并且拨动琴弦一下，它就要在平衡位置附近振动多次，你认为这个特点该如何概括?学生答：琴弦的运动具有往复性.教师问：琴弦所做的运动就叫机械振动，那么现在请同学们结合琴弦运动的特点描述一下什么是机械振动.学生答：物体的振动发生在平衡位置的附近，且做往复运动，这就是机械振动.4.教师总结并板书：物体在平衡位置附近所做的往复运动，叫机械振动.并在平衡位置和往复二处加以强调.5.同学们还能够举出哪些运动是简谐运动?学生举例：①音叉发声时所做的振动；②钟摆的摆动；③在弹簧下端挂一个小球，拉一下小球，小球所做的运动；④水中浮标的上下浮动；⑤树梢在微风中的摆动；⑥担物行走时扁担的振动.6.教师对学生进行激励评价，并用多媒体展示学生所举的几个例子，注意在多媒体展示过程中强化“平衡位置”和“往复运动”.过渡引入：同学们，我们在前边学过了直线运动和曲线运动，在直线运动中，我们研究了匀速直线运动和匀变速直线运动，对其他复杂的直线运动不做研究；在曲线运动中我们学习了平抛运动和匀速圆周运动，对于复杂的曲线运动也没有过多涉及；那么同学们想一下：在物理中我们研究的都是一些什么样的运动?学生答：研究的是最简单、最基本的运动.教师：同样的，研究振动也要从最简单、最基本的振动着手，这种振动叫做简谐运动.板书：一、简谐运动(二)简谐运动1.教师讲：同前面学过的匀速直线运动、平抛运动一样，今天学习的简谐运动也是一种理想化的振动，下面我们就来观察一个实例：2.老师介绍弹簧振子①在实物投影仪上展示水平弹簧振子.②用多媒体分步展示，并给学生介绍它的组成：ａ.有孔的小球；ｂ.有孔小球拴在弹簧的一端；ｃ.有孔小球和弹簧一起穿在水平杆上.③学生阅读课文有关部分：回答弹簧振子的哪些因素忽略不计?学生答：小球在杆上滑动时，小球和水平杆之间的摩擦忽略不计；弹簧的质量比小球的质量小得多，也可忽略不计.④教师总结：把一个有孔的小球安在弹簧的一端，弹簧的另一端固定，小球穿在光滑的水平杆上，可以在杆上滑动，这样的系统称为弹簧振子，其中的小球常称为振子.板书：弹簧振子(理想化模型)3.研究弹簧振子的运动把弹簧振子放到实物投影仪上：ａ.让弹簧振子自由伸长，此时振子静止在O点，问，此时振子受到哪些力的作用?学生答：振子静止在O点时，弹簧没有发生形变，对振子没有弹力的作用，此时振子受到重力和杆的支持力作用.师总结：当振子处于O点时，振子所受合力为零，我们把O点叫做振子的平衡位置.ｂ.把振子向右拉到A点，松手，问：松手后的瞬间振子受到哪些力的作用?学生：振子受到重力、支持力、弹簧的拉力作用.老师总结：此时振子受到的合力也就等于弹簧的拉力，方向向左.ｃ.观察松手后，振子将做什么运动?学生：以O点为平衡位置，在A点Ａ′之间做往复运动.ｄ.在实物投影仪上找到O、A、A′的位置，并测量，OA与OA′之间距离，得到：A和Ａ′关于O点是对称的.4.分析弹簧振子由A到O的运动①用多媒体课件模拟振子由A到O的运动.②教师介绍弹簧振子的位移总是相对于平衡位置而言的，即弹簧振子的位移，初位置是平衡位置，末位置是振子所在的位置.③分步讨论弹簧振子在从Ａ→O运动过程中的位移、合力、速度、加速度的大小和方向的变化规律：ａ.从A到O运动中，位移的大小和方向如何?大小如何变化?学生答：由A到O运动过程中，位移方向由Ｏ→Ａ，因为位移的方向是从初位置，指向末位置；随着振子不断地向O靠近，位移越来越小.ｂ.从Ａ→Ｏ过程中，速度方向如何?大小如何变化?学生答：从A到O运动过程中，速度方向是从Ａ→Ｏ，因为物体的速度方向与运动方向一致.随着振子不断地向O靠近，弹簧势能转化为动能，所以小球的速度越来越大.ｃ.从A到O运动过程中，小球所受的合力有什么特点?学生答：因为小球共受三个力：弹簧的拉力、杆的支持力和小球的重力，而重力和支持力已相互平衡，所以合力的变化与弹簧弹力的变化相同.所以从Ａ→Ｏ过程中，据胡克定律得到：物体所受的合力变小，方向指向平衡位置.ｄ.从A到O运动过程中，振子(小球)的加速度方向如何?大小如何变?学生答：据牛顿第二定律得：小球从A到O运动过程中，加速度变小，方向指向平衡位置.5.学生讨论分析振子从O到Ａ′，从Ａ′到O，从O到A的运动情况，并填表①用多媒体出示下列表格6.填表结束后，针对表格中显示的信息，回答下列问题：①弹簧振子在往复运动过程中，弹簧的弹力对振子起什么作用?它的方向有什么特点?②弹簧振子的位移方向有什么特点?据实验八的结论：位移和弹簧的弹力之间有什么关系?7.学生答：①在振子的往复运动中，弹簧的弹力对振子所起的作用是使振子能返回平衡位置，它的方向总是指向平衡位置.②在振子的往复运动中，振子的位移方向总是指向平衡位置，据表中所列，结合胡克定律得到：振子受到弹簧的弹力与位移是成正比的.8.教师总结并板书：①振子所受弹力的方向总指向平衡位置，它的作用是使振子能返回平衡位置，这个力叫回复力.②回复力是效果力.③回复力的方向与振子偏离平衡位置的位移方向相反，大小成正比.9.结合上述特点，总结什么是简谐运动并板书：物体在跟偏离平衡位置的位移大小成正比，并且总指向平衡位置的回复力的作用下的振动，叫做简谐运动.10.用多媒体展示简谐运动的几个实例：①音叉叉股上各点的振动是简谐运动；②弹簧片上各点的振动是简谐运动；③摆的摆锤上各点的振动是简谐运动.三、巩固练习1.做简谐运动的质点通过平衡位置时，具有最大值的物理量是_________.A.加速度B.速度C.位移D.动能Ｅ.回复力Ｆ.势能2.如图所示为一弹簧振子，设向右为正方向，振子的运动从Ｂ′→Ｏ时，位移为_______（填“正”或“负”)；加速度的大小由_______变_______，速度大小由______变______(填“大”或“小”).3.试证明在竖直方向的弹簧振子做的也是简谐振运动.参考答案：1.ＢＤ２.负，大，小，小，大3.证明：设O为振子的平衡位置，向下方向为正方向，此时弹簧形变量为ｘ0，据胡克定律ｘ0＝mg／k，当振子向下偏离平衡位置ｘ时，F回＝mg－ｋ（ｘ＋ｘ0），则Ｆ回＝－kx，所以此振动为简谐运动.四、小结1.物体在平衡位置附近所做的往复运动，叫做机械振动.2.物体在跟偏离平衡位置的位移大小成正比，并且总指向平衡位置的回复力的作用下的振动，叫做简谐运动.3.简谐运动的规律①物体在向平衡位置运动的过程中，位移回复力，加速度的大小都减小，速度增大，位移方向总是离开平衡位置，回复力、加速度的方向总是指向平衡位置.②物体远离平衡位置的过程中，位移、回复力、加速度的大小都增大，速度减小，位移的方向总是远离平衡位置，回复力、加速度的方向总是指向平衡位置.4.我们学习了忽略次要因素，突出主要因素的研究方法——理想化的研究方法.五、作业思考题①下列说法中正确的是A.弹簧振子的运动是简谐运动B.简谐运动就是指弹簧振子的运动C.简谐运动是匀变速直线运动D.简谐运动是机械运动中最基本最简单的一种 ②关于做简谐运动物体的说法正确的是A.加速度与位移方向有时相同，有时相反B.速度方向与加速度有时相同，有时相反C.速度方向与位移方向有时相同，有时相反D.加速度方向总是与位移方向相反③做简谐运动的物体，当位移为负值时，以下说法正确的是A. 速度一定为正值，加速度一定为正值B.速度不一定为正值，但加速度一定为正值C.速度一定为负值，加速度一定为正值D.速度不一定为负值，加速度一定为负值④在弹簧振子的振动中，从任意时刻开始计时，经时间ｔ，回复力做功为零，其冲量也为零，则ｔ可能为 A.4T B.2T C.T 43 D.T⑤一质点做简谐运动，当其位移最大时，其势能_______，而动能和势能的总和将______.(填“最大”“最小”“变大”“变小”“不变”)⑥做简谐运动的物体远离平衡位置运动时速度越来越小的原因是回复力对物体做了______功，物体的加速度与速度方向相________.(填“正”或“负”、“同”或“反”)参考答案：①Ａ ②ＣＤ ③Ｂ ④Ｄ ⑤最大；不变 ⑥负；反六、板书设计①回复力不为零②阻力很小②受力特点：Ｆ＝－kx七、素质能力测试1.在简谐运动中，振子每次经过同一位置时，下列各组中描述振动的物理量总是相同的是A.速度、加速度、动量和动能B.加速度、动能、回复力和位移C.加速度、动量、动能和位移D.位移、动能、动量和回复力2.做简谐运动的质点所经历的路程，下列判断错误的是A.在任何一个周期内，质点经过的路程都为4倍振幅B.在任何一个半周期内，质点经过的路程为4倍振幅C.在任何一个41周期内，质点经过的路程为1倍振幅D.在41周期内质点经历的路程可能大于振幅，可能小于振幅，也可能等于振幅.3.下列描述简谐振动的物理量与时间关系的图象，其中描述正确的是机械振动4.当一弹簧振子在竖直方向上做简谐运动时，下列说法正确的是A.振子在振动过程中，速度相同时，弹簧的长度一定相等B.振子从最低点向平衡位置运动过程中，弹簧弹力始终做负功C.振子在振动过程中的回复力由弹簧的弹力和振子的重力的合力提供D.振子在振动过程中，系统的机械能一定守恒5.如图所示，质量ｍ＝０.５kg的物体，放在Ｍ＝64 kg的平台上，平台跟竖立在地面上的轻弹簧相连接，弹簧的下端固定，若物块与平台一起上下振动，振幅为10 cm，当滑块运动到最高点时，对平台压力恰好为零，则：①弹簧的劲度系数多大?②滑块运动到最低点时，对平台的压力多大?6.做简谐运动的弹簧振子，其加速度ａ随位移ｘ变化的规律，下列图象正确的是7.对质量一定的弹簧振子的周期公式，下列说法中正确的是A.ｋ越大，弹力越大，产生的加速度越大，周期就越短B.ｋ越大，弹力越大，产生的加速度越大，此时速度小，周期就越长C.ｋ不变，振幅越大，产生的加速度越大，周期就越长D.ｋ不变，振幅越小，此时速度越小，周期就越长参考答案：1.Ｂ２.ＢD ３.ＡＢＣ４.ＣＤ5.①6.45×103Ｎ／ｍ；②10 N ６.Ｂ７.Ａ。

第十一章《机械振动》教材分析第一节简谐运动【教学重点】掌握简谐运动特征及相关物理量的变化规律.【教学难点】理解简谐运动的运动学特征。

【易错点】学生易将振动图象中一质点的振动情况和下一章将要学习的波动图象中不同质点的振动情况相混淆【解决方法】运用理想化方法，突出主要因素，忽略次要因素，抽象出物理模型——弹簧振子，研究弹簧振子在理想条件下的振动。

第二节简谐运动的描述【教学重点】振幅、周期和频率的物理意义；【教学难点】理解振动物体的固有周期和固有频率与振幅无关。

【易错点】偏离平衡位置的位移与运动学中的位移概念容易混淆。

【解决方法】提高学生观察、分析、实验能力和动手能力，让学生知道实验是研究物理科学的重要基础。

第三节简谐运动的回复力和能量【教学重点】简谐运动的回复力；【教学难点】简谐运动的动力学分析和能量分析。

【易错点】回复力是效果力，与合力不同。

如振动物体经过平衡位置时回复力是零，合力不一定是零【解决方法】简谐运动过程中能量的相互转化情况，对学生进行物质世界遵循对立统一规律观点的渗透；振动有多种不同类型说明各种运动形式都是普遍性下的特殊性的具体体现.第四节单摆【教学重点】掌握好单摆的周期公式及其成立条件。

【教学难点】单摆回复力的分析。

【易错点】单摆的周期与摆球的质量和振幅无关，只与摆长和重力加速度有关。

【解决方法】概括出影响周期的因素，培养由实验现象得出物理结论的能力。

第五节外力作用下的振动【教学重点】受迫振动，共振。

【教学难点】受迫振动的频率等于驱动力的频率，而跟振动物体的固有频率无关。

【易错点】1．物体发生共振决定于驱动力的频率与物体固有频率的关系，与驱动力大小无关.2．当f驱＝ｆ固时，物体做受迫振动的振幅最大.【解决方法】通过分析实际例子，得到什么是受迫振动和共振现象，培养学生联系实际，提高观察和分析能力；通过共振的应用和防止的教学，渗透一分为二的观点.第十二章《机械波》第一节波的形成和传播【重点和难点】1、对机械波的形成、横波、纵波反映了质点振动方向与波传播方向之间的关系；2、机械波是从单一质点的振动到多个质点同时又不同步的振动，这对学生的理解力和空间想象力有较高的要求。

简谐运动速度和位移的关系我们从速度说起，想象一下你坐在那秋千上，随着它的来回，你的速度是变化的，对吧？在秋千到达最高点时，它几乎停了，速度接近零；而到了最低点，也就是秋千摆到最远的位置，它的速度却是最快的，简直就像要飞起来一样。

这不就是简谐运动中的典型现象吗？速度在最大值和最小值之间摇摆，正如我们常说的“山重水复疑无路，柳暗花明又一村”一样，速度的变化也带着一股意外的节奏感。

别急，咱们再看看位移。

位移就是你相对于起点的变化，简单来说就是你到达的位置。

站在秋千上，位移的变化不就是从摆到的最远处到最接近的地方吗？这可不是随便摆的，位移和速度是两条“平行线”，永远是相互交织的。

比如，当秋千到达最高点时，它的位移最大，而速度则是零。

这时候你就觉得，哎呀，难道秋千就不动了吗？其实这时，它的速度虽然为零，但位移却已经最大，意味着它离原来的起点最远了。

你看，这就是位移和速度的微妙关系了，感觉它们好像一个追着另一个跑，总是同步。

再聊聊这“同步”到底怎么回事。

你可能会想，位移和速度怎么可能是同步的？其实啊，简谐运动的本质就是它们两个时刻都在变化，但又是相互依赖的。

想想看，秋千往一侧摆去，位移就逐渐增大，速度也随着越来越快；到达最高点，速度慢下来，位移也停住。

好像是它们在玩一个“接力赛”，永远不会偏离跑道。

你可能会觉得这也太神奇了，简直像是“有心栽花花不开，无心插柳柳成荫”。

但在简谐运动中，这种规律性可不是偶然，而是背后的物理原理在起作用，完全是一种“有理有据”的自然现象。

说到这里，有没有人突然想到了更常见的场景？比如弹簧的振动。

就像你按下弹簧，它会被压缩，放开后它会迅速反弹，然后又压缩回去。

每次它往一边去，速度都越来越快，位移也越来越大，等它反弹到最远处时，速度最大，位移却开始减小。

你看，是不是很像秋千的运动？这就不禁让人感叹，物理世界的规律真是奇妙无比。

我得给你提个醒，不要觉得这速度和位移的关系只是空谈。

它们可是简谐运动的“灵魂”所在。

2019-2020年人教版高中物理选修3-4教学设计11-1简谐运动一、教学内容分析简谐运动是高二物理第十一章机械振动第一节内容，也是本章的重点内容；本节内容是在学生学习了运动学、动力学及功和能的知识后而编排的，是力学的一个特例。

机械振动是一种比较复杂的机械运动形式，对它的研究为以后学习电磁振荡、电磁波和光的本性奠定了知识基础。

此外，机械振动的知识与人们的日常生活、生产技术和科学研究有着密切的关系，因此学习这部分知识有着广泛的现实意义。

简谐运动是匀速直线运动、匀变速直线运动和匀速圆周运动之后学生接触的又一种运动类型，从局部来看，简谐运动是变加速直线运动，从整体来看，简谐运动同匀速圆周运动一样是一种周期运动。

因此，简谐运动是以往所学知识的一次大综合，它的运动是比较复杂的。

同时简谐运动又是后面学习“波动”的基础。

因此，学好简谐运动，掌握它的运动特点，搞清楚它与其它运动的联系与区别是非常重要的。

二、教学对象分析刚升入高二的学生思维具有单一性、定势性，他们习惯于分析恒力作用下物体的单程运动，对振动过程的分析，学生普遍会感到有些困难，因此对变力作用下来回运动的振动过程的多量分析成为本节的教学难点。

教学时要密切联系旧有的知识，引导学生利用演示和讲解，把突破难点的过程当成巩固和加深对旧有知识的理解应用过程，当成培养学生分析能力的过程，从而全面达到预期的教学目的和要求。

目前，学生学习物理的兴趣正在从直观—因果一概括认识转化，他们的思维也正在从形象向抽象转移，所以教学中通过演示使学生观察到振动的特点，运用类比引导学生建立理想模型，指导学生讨论振动中各物理量的变化规律，归纳出产生振动的原因，使学生全面理解教材。

因此，这节课可采用综合运用直观演示、讲授、自学、讨论并辅以电教手段等多种形式的教学方法。

教学中，加强师生间的双向活动，启发引导学生积极思维。

由于本节内容中，要研究的物理量较多，教学容量大，教师要严格控制教学进度，顺利完成本节课的教学任务。

机械振动和机械波·简谐运动·教案一、教学目标1．在物理知识方面要求：(1)了解什么是机械振动；(2)掌握简谐运动回复力的特征；(3)掌握在一次全振动过程中回复力、加速度、速度随偏离平衡位置的位移变化的规律(定性)。

2．通过观察演示实验，概括出机械振动的特征，培养学生的观察、概括能力；通过相关物理量变化规律的学习，培养分析、推理能力。

3．渗透物理学方法的教育，运用理想化方法，突出主要因素，忽略次要因素，抽象出物理模型——弹簧振子，研究弹簧振子在理想条件下的振动。

二、重点、难点分析1．重点是使学生掌握简谐运动的回复力特征及相关物理量的变化规律。

回复力的特征是形成加速度、速度、位移等物理量周期性变化的原因。

2．偏离平衡位置的位移与运动学中的位移概念容易混淆，这是难点。

在一次全振动中速度的变化(大小、方向)较复杂，比较困难。

三、教具1．演示机械振动钢板尺、铁架台、单摆、竖直弹簧振子、皮筋球。

气垫弹簧振子、微型气源。

2．分析相关物理量的变化计算机、软盘、彩电(29吋，代彩显)，投影幻灯、投影片、彩笔。

四、主要教学过程(一)引入新课我们学习机械运动的规律是从简单到复杂：匀速运动、匀变速直线运动、平抛运动、匀速圆周运动，今天学习一种更复杂的运动——简谐运动。

(二)教学过程设计1．机械振动振动是自然界中普遍存在的一种运动形式，请同学举例说明什么样的运动是振动？说明微风中树枝的颤动、心脏的跳动、钟摆的摆动、声带的振动……这些物体的运动都是振动。

演示几个振动的实验，要求同学边看边想：物体振动时有什么特征？(1)一端固定的钢板尺(2)单摆(3)弹簧振子(4)穿在橡皮绳上的塑料球提出问题：这些物体的运动各不相同：运动轨迹是直线的、曲线的；运动方向水平的、竖直的；物体各部分运动情况相同的、不同的……它们的运动有什么共同特征？在同学回答的基础上归纳出：物体振动时有一中心位置，物体(或物体的一部分)在中心位置两侧做往复运动，振动是机械振动的简称。