高中物理 《机械振动和机械波》导学案

高中物理机械振动教案
课题：机械振动
教学目标：
1. 了解机械振动的概念和特征；
2. 掌握机械振动的基本原理和表达方式；
3. 能够分析和解释机械振动在真实世界中的应用。

教学内容：
1. 机械振动的概念和分类；
2. 机械振动的基本特征；
3. 振动的周期、频率和振幅；
4. 振动的傅里叶级数表示；
5. 机械振动在真实世界中的应用案例。

教学重点：
1. 机械振动的基本概念和特征；
2. 振动的表达方式和分析方法。

教学难点：
1. 振动的傅里叶级数表示；
2. 机械振动在实际应用中的分析和解释。

教学过程：
一、导入
教师引入机械振动的概念，通过视频或图片展示一些常见的机械振动现象，引发学生对这一主题的兴趣。

二、讲解
1. 介绍机械振动的分类和特征；
2. 讲解振动的周期、频率和振幅的概念及计算方法；
3. 介绍振动的傅里叶级数表示方法。

三、例题解析
教师通过实例讲解振动的傅里叶级数表示方法，让学生理解振动信号的频谱分布和特点。

四、讨论
学生分组讨论机械振动在真实世界中的应用案例，分享自己的观点和见解。

五、总结
教师总结本节课的主要内容，强调学生应该掌握的重点和难点，引导学生对机械振动有更深入的理解。

教学反思：
通过这节课的教学，学生应该能够了解机械振动的基本原理和特征，掌握振动信号的傅里叶级数表示方法，并能够分析和解释机械振动在真实世界中的应用。

在教学过程中，要注重引导学生思考和讨论，激发他们的探究兴趣，提高他们的学习能力和综合素质。

ha“东师学辅”导学练·高二物理（33）期末复习8-机械振动编稿教师：李志强一、机械振动物体（质点）在某一中心位置两侧所做的往复运动就叫做机械振动，物体能够围绕着平衡位置做往复运动，必然受到使它能够回到平衡位置的力即回复力。

回复力是以效果命名的力，它可以是一个力或一个力的分力，也可以是几个力的合力。

产生振动的必要条件是：a、物体离开平衡位置后要受到回复力作用。

b、阻力足够小。

二、简谐运动1. 定义：物体在跟位移成正比，并且总是指向平衡位置的回复力作用下的振动叫简谐运动。

简谐运动是最简单，最基本的振动。

研究简谐运动物体的位置，常常建立以中心位置（平衡位置）为原点的坐标系，把物体的位移定义为物体偏离开坐标原点的位移。

因此简谐运动也可说是物体在跟位移大小成正比，方向跟位移相反的回复力作用下的振动，即F=－kx，其中“－”号表示力方向跟位移方向相反。

2. 简谐运动的条件：物体必须受到大小跟离开平衡位置的位移成正比，方向跟位移方向相反的回复力作用。

3. 简谐运动是一种机械运动，有关机械运动的概念和规律都适用，简谐运动的特点在于它是一种周期性运动，它的位移、回复力、速度、加速度以及动能和势能（重力势能和弹性势能）都随时间做周期性变化。

三、描述振动的物理量，简谐运动是一种周期性运动，描述系统的整体的振动情况常引入下面几个物理量。

1. 振幅：振幅是振动物体离开平衡位置的最大距离，常用字母“A”表示，它是标量，为正值，振幅是表示振动强弱的物理量，振幅的大小表示了振动系统总机械能的大小，简谐运动在振动过程中，动能和势能相互转化而总机械能守恒。

2. 周期和频率，周期是振子完成一次全振动的时间，频率是一秒钟内振子完成全振动的次数。

振动的周期T跟频率f之间是倒数关系，即T=1/f。

振动的周期和频率都是描述振动快慢的物理量，简谐运动的周期和频率是由振动物体本身性质决定的，与振幅无关，所以又叫固有周期和固有频率。

四、单摆：摆角小于5°的单摆是典型的简谐运动。

《机械振动和机械波》教学设计方案（第一课时）一、教学目标1. 理解机械振动和机械波的基本概念和原理。

2. 掌握简谐振动的基本特征和计算方法。

3. 了解波的传播规律，包括波的干涉和衍射现象。

4. 学会利用波动原理解决实际问题。

二、教学重难点1. 教学重点：简谐振动和波的传播原理。

2. 教学难点：波的干涉和衍射现象的理解和应用。

三、教学准备1. 准备教学PPT，包含图片、动画和视频等多媒体素材。

2. 准备实验器材，如弹簧振子、示波器、水波模型等。

3. 准备习题集和案例分析材料，供学生练习。

4. 安排实验室或教室，进行现场教学。

四、教学过程：（一）引入1. 复习提问：请学生回顾初中物理中学习的机械振动和机械波的概念。

2. 教师介绍：高中物理中，我们将从更深入的角度来研究机械振动和机械波。

（二）新课教学1. 机械振动的定义和分类：（1）教师讲解：振动物体在平衡位置附近往复运动的特性。

（2）举例：弹簧振子、单摆等常见机械振动。

2. 简谐运动：（1）教师介绍简谐运动的定义和特点。

（2）教师引导学生理解简谐运动的能量转化过程。

3. 机械波的描述：（1）教师讲解波的传播过程，包括波源、介质和波速等概念。

（2）教师介绍如何用数学模型描述波的传播。

4. 波的叠加和干涉：（1）教师讲解波的叠加原理，并演示波的叠加实验。

（2）教师介绍波的干涉现象及其产生条件。

5. 多普勒效应：（1）教师介绍多普勒效应的基本概念。

（2）教师通过实验演示，帮助学生理解这一现象的产生原理。

6. 机械振动和机械波在实际生活中的应用：（1）教师举例说明机械振动和机械波在生产生活中的应用，如振动筛、声波测距等。

（2）鼓励学生举出更多相关应用实例。

（三）课堂练习：布置一些与本节课内容相关的练习题，帮助学生巩固所学知识。

（四）小结：教师对本节课的内容进行总结，强调重点和难点。

（五）作业布置：给学生布置一些与机械振动和机械波相关的思考题，以进一步加深学生对知识的理解和掌握。

高中物理教案机械振动
课程目标：
1. 了解机械振动的基本概念和相关知识；
2. 掌握机械振动的分类和特点；
3. 能够分析和解释机械振动的原因和规律；
4. 能够运用机械振动相关知识解决实际问题。

教学内容：
1. 机械振动的定义和基本概念；
2. 机械振动的分类和特点；
3. 机械振动的原因和规律；
4. 机械振动的应用和实例。

教学过程：
一、导入（5分钟）
引入机械振动的概念，让学生了解振动在生活中的广泛应用和重要性。

二、讲解基本概念（15分钟）
1. 介绍机械振动的定义和相关术语；
2. 讲解机械振动的分类和特点。

三、探究原因和规律（20分钟）
1. 分析引起机械振动的原因；
2. 介绍机械振动的规律和特点。

四、案例分析（15分钟）
通过实际案例，让学生应用所学知识分析和解决机械振动问题。

五、实验演示（20分钟）
展示一些机械振动的实验，帮助学生更直观地理解机械振动的过程和特点。

六、总结（5分钟）
总结本节课的内容，强调机械振动在工程和生活中的重要性，并展望下节课的学习内容。

作业：完成相关阅读材料，回答相关问题。

扩展活动：组织学生参加机械振动相关竞赛或实践活动，加深对机械振动知识的理解和实践能力提升。

评估方式：作业完成情况、参与课堂讨论、实验成绩等方式进行评估。

教学资源：教材、多媒体课件、实验器材等。

注意事项：在教学过程中要根据学生的实际情况和反馈及时调整教学方法，激发学生学习兴趣，提高学生的学习效果。

专题二 机械振动和机械波的综合分析课题任务机械振动与机械波的综合问题振动是单个质点所表现出的周而复始的运动现象，波动是大量质点表现出的周而复始的运动现象。

振动是质点由于某种原因离开平衡位置，同时受到指向平衡位置的力——回复力的作用。

波动是由于介质中质点受到相邻质点的扰动而随着运动，并将振动形式由近及远传播开去，各质点间存在相互作用的弹力，各个质点受到回复力的作用。

振动是波动的起因，波是振动的传播；波动的周期等于质点振动的周期。

要会识别和描绘振动图像和波动图像，并能相互转化，能判断质点的运动方向和波的传播方向。

例1 (多选)图a 为一列简谐横波在t ＝0.10 s 时刻的波形图，P 是平衡位置在x ＝1.0 m 处的质点，Q 是平衡位置在x ＝4.0 m 处的质点；图b 为质点Q 的振动图像，下列说法正确的是( )A ．在t ＝0.10 s 时，质点Q 向y 轴正方向运动B ．在t ＝0.25 s 时，质点P 的加速度方向与y 轴正方向相同C ．从t ＝0.10 s 到t ＝0.25 s ，该波沿x 轴负方向传播了6 mD ．从t ＝0.10 s 到t ＝0.25 s ，质点P 通过的路程为30 cmE ．质点Q 简谐运动的表达式为yt (m)[规范解答] 由质点Q 的振动图线可知，t ＝0.10 s 时质点Q 向y 轴负方向运动，A 错误；由波的图像可知，Q 附近靠近波源的点(前面的点)在右边，波沿x 轴负方向传播，从振动图像可看出波的周期为T ＝0.2 s ，t ＝0.10 s 时质点P 向上振动，经过34T ，即在t ＝0.25 s 时，质点P 振动到x 轴下方位置，且速度方向沿y 轴正方向，加速度方向也沿y 轴正方向，B 正确；波速v ＝λT ＝80.2m/s ＝40 m/s ，故从t ＝0.10 s 到t ＝0.25 s ，该波沿x 轴负方向传播的距离为：x ＝v ·Δt ＝40×0.15 m ＝6 m ，C 正确；由于t ＝0.10 s 时质点P 不是在波峰或波谷或平衡位置，故从t ＝0.10 s 到t ＝0.25 s 的34个周期内，通过的路程不等于3A ＝30 cm ，D 错误；质点Q 做简谐振动的表达式为：y ＝A sin ⎝⎛⎭⎪⎫2πT tt (m)，E 正确。

一、基础知识1. 简谐运动2π（ 1）位移表达式： x=Asin （ ωt+ φ，）x 表示距离平衡位置的距离， A 表示振幅， ω表示角速度 ω=2Tπ，φ 表示起始位置的角度。

2）特征： 回复力与相对平衡位置的位移成正比。

F=-kx 或 F=- m l g x 2. 机械波1）特点： 每个质点都以它的平衡位置为中心做简谐运动，后一质点的振动总是落后于前一质点的振动。

波的传播只是振动形式的传播，质点不随波移动。

（ 2）振动图像： 表示一个质点一段时间内的活动，记录各个时刻相对平衡位置的位移，随时间的推 移，图像将沿横坐标正方向延伸，原有图像不发生变化。

（ 3）波动图像： 表示某时刻各个质点相对平衡位置的位移，随时间推移，波的图像将沿波的传播方 向平移，每经过一个周期，图像又恢复原来的形状。

λ Δ s（4 ）波的速度： v=T=Δt（ 5）质点的位移和路程： 在半周期内，质点的位移为 2A ，若 Δt=n T2 ，则路程 s=2nA 。

当质点的初 始位移为 x 0时，经过 T 2的奇数倍时， x 1=-x 0 ，经过 T 2的偶数倍时， x 2=x 0 。

、习题1. 一列沿 x 轴正方向传播的简谐机械横波 ,波速为 4m/s 。

某时刻波形如图所示 ,下列说法正确的是 （ D ）A. 这列波的振幅为 4 cmB. 这列波的周期为 1 sC. 此时 x= 4m 处质点沿 y 轴负方向运动D. 此时 x=4m 处质点的加速度为 0 振幅为 2cm ，A 错。

机械振动与机械波3）周期：弹簧振子T=vλ=2s，B错。

同侧法 x=4m 处质点沿 y轴正方向运动， C 错。

平衡位置的质点速度最大，加速度为 0，D 对。

2.一列简谐横波在 x轴上传播。

t= 0s时,x 轴上 0 至 12m区域内的波形图象如图所示 (x=8m 处的质点 P 恰好位于平衡位置 ),t= 1.2s 时,其间恰好第三次重复出现图示的波形。

机械振动机械波教案一、教学目标1.了解机械振动的基本概念和特点；2.了解机械波的基本概念和特点；3.能够描述机械振动的特征参数和振动方程；4.能够描述机械波的传播特点和波动方程；5.能够解决与机械振动和机械波相关的问题。

二、教学重点1.机械振动的特征参数和振动方程；2.机械波的传播特点和波动方程。

三、教学难点1.机械波的传播特点和波动方程。

四、教学过程1.导入（10分钟）通过激发学生的好奇心，引导他们思考什么是机械振动和机械波，并以日常生活中机械振动和机械波的例子来引入。

2.机械振动（20分钟）2.1机械振动的基本概念和特点通过展示一些具有振动特征的物体（如钟摆、弹簧等），引导学生了解机械振动的基本概念和特点。

2.2机械振动的特征参数和振动方程介绍机械振动的特征参数，如周期、频率、角频率、振幅等。

并通过示例讲解机械振动的振动方程。

3.机械波（20分钟）3.1机械波的基本概念和特点通过展示一些具有波动特征的物质（如水波、声波等），引导学生了解机械波的基本概念和特点。

3.2机械波的传播特点和波动方程介绍机械波的传播特点，如波速、频率、波长等。

并通过示例讲解机械波的波动方程。

4.练习与巩固（20分钟）通过小组讨论和个人思考，解决一些与机械振动和机械波相关的问题，巩固所学知识。

5.拓展与应用（20分钟）引导学生思考机械振动和机械波在日常生活和科学技术中的应用，并请学生在小组内进行讨论和展示。

6.总结与展望（10分钟）对本节课所学内容进行总结，并展望下一节课的学习内容。

五、教学资源1.PPT课件；2.实验设备：钟摆、弹簧、水槽等；3.小组讨论资料。

六、教学评价通过学生的课堂参与、小组讨论和个人解答问题等方式来评价学生的学习情况。

并根据学生的表现情况，对相关知识进行巩固和拓展。

《机械波》导学案一、学习目标1、理解机械波的形成过程和产生条件。

2、掌握横波和纵波的特点，能区分横波和纵波。

3、理解波长、频率和波速的概念及其关系。

4、能用图像描述横波，理解波的图像的物理意义。

二、知识梳理（一）机械波的形成和传播1、机械波的定义机械振动在介质中的传播形成机械波。

2、机械波产生的条件（1）要有做机械振动的物体，即波源。

（2）要有能够传播机械振动的介质。

3、机械波的传播特点（1）介质中的质点只是在各自的平衡位置附近振动，并不随波迁移。

（2）波传播的是振动这种运动形式，同时也传递能量和信息。

（二）横波和纵波1、横波质点的振动方向与波的传播方向相互垂直的波，如绳波。

2、纵波质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上的波，如声波。

（三）波长、频率和波速1、波长（λ）在波动中，振动相位总是相同的两个相邻质点间的距离，叫做波长。

2、频率（f）波的频率由波源决定，等于波源的振动频率。

3、波速（v）（1）波速的定义：波在介质中传播的速度。

（2）波速的决定因素：由介质本身的性质决定。

（3）波长、频率和波速的关系：v ＝λf（四）波的图像1、波的图像的物理意义表示在波的传播方向上，某一时刻介质中各质点离开平衡位置的位移情况。

2、从波的图像中可以获取的信息（1）波长和振幅。

（2）该时刻各质点的位移。

（3）已知波的传播方向，可以确定各质点的振动方向；已知某质点的振动方向，也可以确定波的传播方向。

三、重难点突破（一）机械波的形成过程以绳波为例，当手握绳的一端上下振动时，相邻的质点由于绳子中张力的作用依次被带动起来振动，从而形成了绳波。

在这个过程中，后面的质点总是重复前面质点的振动，只是滞后一段时间。

（二）波长的理解波长是两个相邻的、振动相位总是相同的质点间的距离。

对于横波，相邻两个波峰或波谷之间的距离等于波长；对于纵波，相邻两个密部中央或疏部中央之间的距离等于波长。

（三）波速与质点振动速度的区别波速是指波在介质中传播的速度，它由介质的性质决定，与波源无关；质点的振动速度是指质点在平衡位置附近振动的速度，它的大小和方向随时间变化，与波速没有直接关系。