高二物理选修《简谐运动》人教版
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第一节简谐运动教学目标:(一)知识与技能1、知道什么是弹簧振子,理解振动的平衡位置和位移。
2、知道弹簧振子的位移-时间图象,知道简谐运动及其图象。
(二)过程与方法通过对简谐运动图象的绘制,认识简谐运动的特点。
(三)情感、态度与价值观1、通过对简谐运动图象的绘制,培养认真、严谨、实事求是的科学态度。
2、从图象中了解简谐运动的规律,培养分析问题的能力及审美能力(逐步认识客观存在的简洁美、对称美等)。
教学重点:理解简谐运动的位移-时间图象。
教学难点:根据简谐运动的图象弄清各时刻质点的位移、路程及运动方向。
教学方法:实验演示、讨论与归纳、推导与列表对比、多媒体模拟展示教学用具:一端固定的钢尺、单摆、音叉、小槌、水平弹簧振子、竖直弹簧振子、CAI 课件教学过程:(一)引入新课在自然界中有一种很常见的运动,如微风中树枝的颤动、心脏的跳动、钟摆的摆动、水中浮标的上下浮动、担物行走时扁担的颤动、声带的振动、地震时大地的剧烈振动……,这些物体的运动称之为机械振动,简称振动。
振动是自然界中普遍存在的一种运动形式。
(演示振动实例,建立振动的概念,归纳振动的特点)演示:一端固定的钢尺、单摆、水平和竖直的弹簧振子、穿在橡皮绳上的塑料球、音叉的叉股等物体的振动问题:这些物体的运动各不相同,运动轨迹有的是直线,有的是曲线;运动方向有的在水平方向,有的在竖直方向;物体各部分的运动情况有的相同、有的不同……,那么它们的运动有什么共同特征呢?归纳: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。
物体振动时有一个中心位置,如琴弦振动的中心位置就是琴弦静止时或未开始振动时的位置。
这个位置称为平衡位置。
(1)平衡位置:物体振动时的中心位置,振动物体未开始振动时相对于参考系静止的位置。
(2)机械振动:物体在平衡位置附近所做的往复运动,叫做机械振动,通常简称为振动。
(3)振动特点:振动是一种往复运动,具有周期性和往复性。
2.1 简谐运动教学设计观察下图几个常见的运动,具有什么共同特点?特点: 上述物体总是在某一位置附近做往复性的运动。
(一)机械振动请同学们阅读课文,结合前面的例子总结机械振动的定义和特点。
在学生总结的基础上,和学生共同完善机械振动的定义和特点:1.定义:我们把物体或物体的一部分在一个位置附近的往复运动称为机械振动,简称振动。
2.特征:(1)有一个“中心位置”,也是振动物体静止时的位置;(2)运动具有往复性。
提出问题:你能举出生活中,机械振动的其他例子吗?展现情境思考,并采用以下问题分步引导:如图,把一个有小孔的小球连接在弹簧的一端,弹簧的另一端固定,小球套在光滑的杆上,能够自由滑动。
弹簧的质量与小球相比可以忽略。
小球运动时空气阻力很小,也可以忽略。
弹簧未形变时,小球所受合力为0,此时小球处于O点。
把小球拉向右方,然后放开,小球是否会做机械振动?请尝试从理论证明。
【分析】(1)小球在回到O点前,小球做什么运动?提示:小球在回到O点时,小球做加速运动。
(2)小球在回到O点时,小球做受力情况如何?速度如何?提示:小球回到O点合力为0,此时小球速度达到最大。
(3)小球在回到O点向左运动后将做什么运动?提示:小球做减速运动。
(4)小球减速至0后,小球会停下来吗?为什么?提示:小球不会停下来,因为其所受合力不为0。
(5)现在,你能说明小球的运动是否属于机械振动了吗?提示:小球以O点为中心位置,在O 点附近做往复运动,故小球的运动属于机械振动。
推导结束后后让学生用实验证明。
请学生阅读课文,总结弹簧振子的定义,然后和学生一同总结弹簧振子的容。
1.定义:小球和弹簧所组成的系统称作弹簧振子,有时也把这样的小球称做弹簧振子或简称振子。
2.条件:(1)忽略摩擦力等各种阻力;(2)小球看成质点;(3)忽略弹簧质量;(4)弹簧始终在弹性限度内。
3.O点为平衡位置:物体原来静止时的位置4.拓展思考:弹簧振子的平衡位置一定在弹簧的原长位置吗?不一定。
高二物理人教版选修34简谐运动运动受力特点力大小变化情况与速度的方向关系匀速直线运动匀变速直线运动匀变速曲线运动匀速圆周运动……我们可以看到,每一种运动对应着不同的受力特点。
由此可知,物体的运动跟它的受力有关,换句话说:我们可以通过控制力来控制物体的运动。
一、引入今天来看这样一些运动:【演示】a、小车做直线运动b、单摆的摆动观察并比较上述两种运动:小车做的是直线运动,没有往复,而摆球做的是往复运动。
日常生活中还存在着一类较复杂的运动。
二、新课教学1. 类似单摆的复杂运动也是比较常见的。
【演示小实验】(1)单摆(2)锯条(3)弹簧振子(4)树枝的摇摆下面通过多媒体课件来看看这样一些运动。
2.【课件展示】(1)弹簧振子(2)单摆思考上述运动有怎样的一些特点?【学生总结上述运动的特点】(1)运动有对称性:即物体在一中心位置两侧运动。
中心位置-----平衡位置-----受力不一定平衡(2)运动有重复性:即物体在平衡位置两侧往复运动。
【请学生举几个类似的运动】(1)突发的地震(2)钟摆的摆动(3)音叉的振动(4)担物行走时扁担的颤动(5)建筑工地上使用的振动棒的振动振动在自然界中是广泛存在的,有的振动可用来为我们服务,有的则给我们带来灾难,所以学习有关振动的知识,控制和应用振动是十分必要的。
3.机械振动物体在平衡位置附近所做的往复运动,叫做机械振动,简称振动。
机械振动通常都比较复杂,而研究复杂问题的基本思路是从最简单、最基本的入手,所以在高中阶段我们的学习从最简单、最基本也是最重要的振动着手,我们从水平方向振动的弹簧振子入手来研究。
4. 弹簧振子出示实际弹簧振子:指出不足——进行理想化抽象实验装置理想化处理:阻力可以忽略不计,弹簧质量远小于小球质量。
【实验演示】汽垫导轨上的弹簧振子。
【课件演示】弹簧振子(理想化模型)的振动演示、观察弹簧振子的运动现象:(1)振子在平衡位置O两侧往复运动(2)最大位置的平衡位置的距离相等(3)从最大位置向平衡位置做加速运动,从平衡位置向最大位置做减速运动。
《简谐运动》教学设计扬州小学教育集团树人学校王俊—、设计思路人教版老教材从动力学特征的角度定义简谐运动,不符合学生用运动学特征对质点运动进行分类的认知习惯。
人教版新教材把“位移与时间的关系遵从正弦函数规律的振动”称为简谐运动,尊重学生的认知规律,有利于简谐运动的教学。
正因为如此, 通过科学探究,让学生认识弹簧振子的振动图象是一条正弦曲线,是本节课教学的关键所在。
本节课的教学以“探究弹簧振子的振动图彖”为线索而展开,将学生的认知过程和探究过程合理链接,实现了物理知识和科学方法、定性探究和定量探究、实验探究和理论探究的有机融合,让学生在学习物理知识的同时应用物理思想方法,体验科学探究的一般过程:“提出问题f 制定方案f收集数据f处理数据f猜想结论f分析论证f得岀结论f误差分析”。
木节课的实验探究和理论探究都是教师引导下的学生探究,主要引导方式:问题链。
两个探究实验分别是水摆和模拟频闪照片。
设计水摆实验的目的是:(1)定性验证学生对振动图像图样的猜想;(2)让学生理解振动图象“吋间轴”的展开过程。
设计模拟频闪照片实验的目的是:(1)让学生休验利用图象处理数据的方法;(2) 让学生经历利用假设法定量论证振动图象函数性质的过程。
水摆是用饮料瓶制作而成的,实验中利用毛笔书法水写布代替照相机的底片。
模拟频闪照片的实验原理也很简单,就是利用视频播放软件获得弹簧振子振动视频的每一帧照片,根据照片记录不同时刻振子的位移并绘制振动图像。
从实验结果上看,这两个实验都没有利用位移传感器精确,但这样做可以让学生建立--种观点:科学探究并不是遥不可及的,它不一定要借助很先进的工具和仪器,最简单易行的方法也是好方法。
二、教学目标1・知识与技能(1)知道弹簧振子理想模型和简谐运动的运动学定义;(2)知道弹簧振子的振动图象是一条正弦曲线,并理解振动图象的物理意义;(3)理解振动图象“吋间轴”的展开过程,会将底片的位移转换成振动吋间。