高中物理教案示例[简谐运动的图像].
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第二章机械振动第1节简谐运动教材分析本节课程需要通过动画的形式让学生直观的认识生活中的机械振动,了解机械振动的概念,进而通过弹簧振子模型,以动画、视频的形式让学生体会并总结简谐运动的规律,知道简谐运动产生的条件,以及小球的位移随时间的变化规律,并清楚x-t图的物理意义。
教学目标与核心素养【物理观念】认识生活中的机械振动,知道简谐运动的产生条件及规律。
【科学思维】通过动画、视频等现代技术手段,让学生更直观的了解简谐运动的规律,知道弹簧振子模型中小球的位移随时间的变化图像,提高学生空间想象的思维能力。
【科学探究】以动画、视频作为载体,绘制弹簧振子模型中小球的位移随时间的变化关系。
【科学态度与责任】善于观察生活中的物理现象,敏锐发觉物理问题,提高人际协作和交流意识。
通过对实验现象的分析和总结,培养学生实事求是的科学态度。
教学重难点【教学重点】弹簧振子位移随时间的变化规律及相应的x-t图像的理解【教学难点】准确理解简谐运动x-t图像的物理意义一、【引入新课】观看动画,认识简单的机械振动想一想:这些运动的共同点是什么?再比方:钟摆来回摆动,水中浮标上下浮动,担物行走时扁担下物体的颤抖,树梢在微风中的摇摆……在生活中我们会观察到很多类似这样的运动。
这些运动的共同点又是什么?机械振动(1)定义:物体(或物体的一局部)总是在某一位置附近的往复运动,叫机械振动,简称振动。
(2)特征:第一,有一个“中心位置〞,即平衡位置,也是振动物体静止时的位置;第二,运动具有往复性。
二、【进行新课】探究点一、弹簧振子弹簧振子:(1)弹簧振子:弹簧振子是指小球和弹簧所组成的系统,是一种理想化模型。
(2)振子模型:常见的有水平弹簧振子和竖直弹簧振子。
如下图,图中球与杆之间的摩擦力及空气阻力可以忽略,且弹簧的质量与小球的质量相比可以忽略。
弹簧振子的振动研究弹簧振子的运动:位移随时间的变化规律:A、振动物体的位移x都是相对于平衡位置的位移如下图,是振子在A、B位置的位移xA和xBB、以平衡位置为坐标原点O,沿振动方向建立坐标轴规定在O点右边时位移为正,在左边时位移为负。
图1 教案9-1 简谐运动一、教学目标:1.知道机械振动是物体机械运动的另一种形式。
知道机械振动的概念。
2.知道什么是简谐运动,理解间谐运动回复力的特点。
3.理解简谐运动在一次全振动过程中加速度、速度的变化情况。
4.知道简谐运动是一种理想化模型,了解简谐运动的若干实例,知道判断简谐运动的方法以及研究简谐运动的意义。
5.培养学生的观察力、逻辑思维能力和实践能力。
二、教学重点:简谐运动的规律三、教学难点:简谐运动的运动学特征和动力学特征四、教学方法:实验演示和多媒体辅助教学五、教 具:轻弹簧和小球,水平弹簧振子,气垫式弹簧振子,自制CAI 课件,计算机,大屏幕六、教学过程(一)新课引入【演示】演示图1所示实验,在弹簧下端挂一个小球,拉一下小球,引导学生注意观察小球的运动情况。
(培养学生观察实验的能力)提问学生:小球的运动有哪些特点?(引发思考,激发兴趣)学生讨论,然后请一位学生归纳。
(培养学生表达能力)师生共同分析后,抓住“中心两侧”和“往复性”两个基本特征,得出“机械振动”的概念。
师生一起列举生活中有关振动的例子,增强感性认识,进一步提出,“研究振动要从最简单、最基本的振动入手,这就是简谐运动”。
(这实际上是交给学生一种研究问题的方法)(二)进行新课图21、 简谐运动的特点【演示】演示水平弹簧振子(小球)的振动和气垫式弹簧振子(滑块)的振动(提醒学生注意观察他们振动的时间),(建立理想模型概念,隐含振动产生的条件。
)说明:小球和滑块质量相同,连接的弹簧也相同(为避免这些因素对问题分析的干扰)。
提出问题(由学生思考回答)①、小球和滑块谁振动的时间长?为什么?(观察结果,滑块比小球振动时间长。
原因是小球受摩擦阻力较大,滑块受到的阻力小。
)②、如果小球受到更大的摩擦阻力,其结果如何?(振动时间更短,甚至不振动。
) ③、如果把滑块和小球受到的阻力忽略不计,弹簧的质量比滑块和小球的质量小得多,也忽略不计,其结果如何?(滑块和小球将持续振动。
简谐运动的描述【教学目标】1.知道振幅、周期和频率的概念,知道全振动的含义。
2.了解初相和相位差的概念,理解相位的物理意义。
3.了解简谐运动位移方程中各量的物理意义,能依据振动方程描绘振动图象。
【教学重点】简谐运动的振幅、周期和频率的概念;相位的物理意义。
【教学难点】1.振幅和位移的联系和区别、周期和频率的联系和区别。
2.对全振动概念的理解,对振动的快慢和振动物体运动的快慢的理解。
3.相位的物理意义。
【教学过程】一、复习提问、新课导入【师】同学们,上节课我们接触到了一种新的运动形式——振动,也认识了一个新的理想化模型——弹簧振子。
(flash 同步播放)通过研究弹簧振子的位移随时间变化的关系,发现弹簧振子的位移随时间按正弦规律变化。
我们把这样的运动叫做简谐运动,它让我们再次感受到物理中的简洁与对称美,同时它更是物理和数学的完美结合。
那么今天我们的物理课堂就从数学开始讲起。
【问1】数学中我们正弦函数的一般表达式是什么?【生】sin()y A x ωϕ=+【问2】在振动位移图像中,横坐标和纵坐标有特定的含义,分别是什么呢?【生】分别是时间t 和位移x 。
【问3】所以我们可以将刚才数学中正弦函数的一般表达式改写一下,改成?【生】sin()x A t ωϕ=+【师】这个表达式应该能反映简谐运动的特征,那么其中的A 、ω、φ代表怎样的物理意义呢?带着这样的疑问,我们一起走进今天的物理课堂——简谐运动的描述。
二、新课教学(一)振幅【师】先请同学们来看个实验。
我们把弹簧振子竖直悬挂,悬点固定,让我们一起通过传感器来看看它在振动过程中位移随时间的变化关系。
【生】是按正弦规律变化的。
【师】我稍微变化一下,再做一次。
【对比实验】传感器显示竖直弹簧振子的位移-时间图象。
(两次,幅度不同)【问4】请同学们观察这两次振动的x-t 图象,这两次振动最大的区别在于哪里?【生】振动的幅度不同【问5】从图像中怎么看出?在表达式中怎么看出?【生】图像中就是离开平衡位置的最大距离不同;简谐运动表达式中的A 的含义。
物理简谐运动教案高中版
一、教学目标:
1. 理解简谐运动的基本概念;
2. 掌握简谐运动的定义和特点;
3. 掌握简谐振动的运动规律;
4. 理解简谐振动的能量变化规律。
二、教学重点:
1. 简谐运动的定义和特点;
2. 简谐振动的运动规律。
三、教学难点:
1. 掌握简谐振动的能量变化规律。
四、教学过程:
1. 简谐振动的基本概念和定义(10分钟)
- 介绍简谐振动的概念和定义,引导学生了解简谐振动的特点;
- 通过实例演示简谐振动的典型案例,让学生更好地理解简谐振动的物理意义。
2. 简谐振动的运动规律(20分钟)
- 讲解简谐振动的运动方程和运动规律,让学生在数学上理解简谐振动的运动规律;
- 利用实验设备演示简谐振动的实验,让学生亲自感受简谐振动的运动规律。
3. 简谐振动的能量变化规律(15分钟)
- 介绍简谐振动的能量变化规律,让学生了解简谐振动的能量变化过程;
- 利用实验设备演示简谐振动的能量变化过程,让学生更直观地认识简谐振动的能量变化规律。
4. 练习与复习(15分钟)
- 分发练习题,让学生进行练习,加深对简谐振动知识点的理解;
- 对简谐振动的重要概念和运动规律进行复习,巩固学生的学习成果。
五、课堂小结:
通过本节课的学习,同学们对简谐振动的基本概念、定义、特点、运动规律和能量变化规
律有了更深入的理解,同时提高了对简谐振动知识点的掌握和应用能力。
接下来的学习中,我们将继续深入探讨简谐振动的相关内容,为之后的学习打下坚实基础。
高中物理-《简谐运动》教学设计一、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。
三、教学设计思想及策略本节的特点之一是,第一次研究变力作用下产生变加速度的运动,这有助于学生对加速度概念的理解和对变速运动的深入理解;特点之二是,没有使用简练概括的数学语言,而是用定性的文字语言来叙述和分析比较复杂的物理现象;特点之三是,又一次引入了新的物理模型“弹簧振子”,再次对学生进行科学方法的熏陶。
高中物理简谐运动描述教案
一、教学目标:
1. 知识目标:了解简谐运动的定义和特点,能够描述简谐运动的基本量,理解简谐运动的运动方程;
2. 能力目标:能够应用简谐运动的相关知识解答相关问题,区分简谐运动和非简谐运动;
3. 情感态度目标:培养学生认真、细致和耐心的学习态度,培养学生对物理学的兴趣。
二、教学重点和难点:
1. 教学重点:简谐运动的基本量的描述,简谐运动的运动方程;
2. 教学难点:区分简谐运动和非简谐运动,能够应用简谐运动的相关知识解答相关问题。
三、教学过程:
1. 导入:通过一个物体在弹簧上简谐振动的视频展示,引入简谐运动的概念,让学生了解简谐运动的基本特点;
2. 学习:讲解简谐运动的定义和特点,引入简谐运动的基本量(振幅、周期、频率、初相位)的概念,让学生理解这些基本量的意义;
3. 训练:让学生完成简谐运动相关的计算练习,让学生熟练掌握简谐运动的基本量的计算方法;
4. 拓展:讲解简谐运动的运动方程,引入简谐运动和非简谐运动的区别,让学生理解简谐运动的特点;
5. 应用:让学生应用所学知识解答简谐运动相关的问题,让学生理解简谐运动在现实生活中的应用;
6. 总结:通过小结简谐运动的特点和运动量的计算方法,让学生对简谐运动有一个清晰的认识;
7.作业:布置相关作业,让学生巩固所学知识。
四、教学反馈:
1. 教师及时对学生的学习情况进行反馈,帮助学生及时解决学习中的困难;
2. 让学生在反馈中发现自己的不足,进一步改进学习方法,提高学习效果。
《简谐运动》教学设计《简谐运动》教学设计一.教材分析:(一).教材所处的地位及前后联系:《简谐运动》是人教版高中物理(必修)第二册第八章《机械振动和机械波》中的内容。
机械振动和机械波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。
机械振动和机械波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,机械振动和机械波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。
简谐运动是第八章中的第一节内容,是学习本章后面各节内容的基础,也是本章的重点和难点之一。
在研究简谐运动规律时要用到以前学过的运动学、动力学、功和能的知识,可起到复习巩固的作用,因此这部分内容在教材中起着承前启后的作用。
(二).教学目标:根据物理科的课程标准,物理教学应包括知识、能力和情感态度教育等三个方面。
因此,本节课教学目标也应该包括以下三个方面:1.知识目标(1)知道什么是机械振动、简谐运动。
了解简谐运动的若干实例。
(2)知道简谐运动中回复力的特点。
(3)知道简谐运动是一种理想化模型。
(4)理解简谐运动中位移、速度、回复力和加速度的变化规律。
(5)知道在研究物理规律时一般遵循从简单到复杂的规律。
2.能力目标(1)通过对实验的观察,培养学生的观察和发现问题的能力。
(2)分析简谐运动过程中有关物理量的变化规律,认识物理量之间存在密切的相互依存关系,培养逻辑思维能力。
3.情感态度和价值观(1)通过对简单实验的操作,及参与对简谐运动规律的分析,培养学生参与科学研究的兴趣。
(2)通过对简谐运动的研究,使学生发现其中所严格遵循的简谐美、对称美。
(三).教材的重点和难点:1.重点:如果能抓住简谐运动中的各物理量的变化规律,也就把握了复杂的机械振动的要领,所以本节的教学重点为:(1)简谐运动过程中有关物理量的变化规律。
(2)简谐运动回复力的特点。
选修3-4 11.1《简谐运动》教学设计一、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.二、教学三维目标(一)知识与技能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)过程与方法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.(三) 情感态度与价值观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三、教学重点1.什么是简谐运动.2.简谐运动中回复力的特点.3.简谐运动过程中的位移、回复力、加速度和速度的变化规律.四、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.五、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表对比等教学方法.六、教学过程设计首先用多媒体出示本节课的教学目标(一)同学们观察动画: 蝴蝶翅膀的振动,小提琴发声实验演示:弹簧的下面挂着一个小球,拉动小球时,小球的运动提出问题:(让学生思考并回答)1、蝴蝶翅膀的振动和小球的运动有什么共同特点?(都在平衡位置附近做往复运动)2、它们为什么会做这样的运动?(受到外力的作用)从而得出机械振动的概念:物体在平衡位置附近所做的往复运动,叫做机械振动,通常简称振动。
教案示例
一、素质教育目标
(一)知识教学点
1、知道振动图像的物理含义。
2、知道简谐运动的图像是一条正弦或余弦曲线。
3、能根据图象知道振动的振幅、周期和频率。
(二)能力训练点
1、学会用图象法、列表法表示简谐运动位移随时间变化规律,提高运用工具解决物理问题的能力。
2、分析简谐运动图像所表示的位移,速度、加速度和回复力等物理量大小及方向变化的规律,培养抽象思维能力。
(三)德育渗透点
1、描绘简谐运动的图像,培养学生认真、严谨、实事求是的科学态度。
2、从图像了解简谐运动的规律,培养学生分析问题的能力,以及审美能力(逐步认识客观存在着简洁美、对称美等)。
二、重点、难点、疑点及解决办法
1、重点
(二)简谐运动图像的物理意义。
(2)简谐运动图像的特点。
2、难点
(1)用描点法画出简谐运动的图像。
(2)振动图像和振动轨迹的区别。
(3)由简谐运动图像比较各时刻的位移、速度、加速度和回复力的大小及方向。
3、疑点
能用正弦(或余弦)图像判定一个物体的振动是否是简谐运动。
4、解决办法
(1)通过对颗闪照相的分析,利用表格,通过作图比较,认识简谐运动的特点。
(2)复习数学中的正弦(或余弦)图像知识;比较几种典型运动(匀速直线运动,匀加速、匀减速直线运动)的图像与简谐运动图像的区别。
三、课时安排
1课时
四、教具、学具准备
自制幻灯片、幻灯机(或多媒体课件)、音叉(带共鸣箱)(附小槌、灵敏话筒、示波器)。
五、学生活动设计
1、学生观看多媒体课件,观察振子的简谐运动情况及其频闪照片、位移一时间变化表格。
2、学生根据表格画出s-t图
3、学生分组讨论,确定振子在各时刻的位移、速度、回复力和加速度的方向。
六、教学步骤
(一)明确目标
(略)
(二)整体感知
理解简谐运动图像的物理意义是认识简谐运动规律的关键。
(三)重点、难点的学习与目标完成过程
[导入新课]
提问
1、在匀速直线运动中,设开始计时的那一时刻位移为零,则运动的位移图像是一条什么线?
(是一条过原点的直线)
2、在匀变速直线运动中,设开始计时的那一时刻位移为零,则运动的位移图像是一条什么线?
(根据s=at2,运动的位移图像是一条过原点的抛物线)
那么,简谐运动的位移图像是一条什么线?
[新课教学]
多媒体课件(或幻灯)显示。
观察气垫导轨上弹簧振子的振动情况,这是典型的简谐运动。
观察振子从离平衡位置最左侧20mm处向右运动的1/2周期内频闪照片,以及接
下来1/2周期内的频门照片,已知频闪的频率为9.0Hz提问,相邻两次闪光的时间间隔t。
是多少?
时间t0=s=0.11s
提问,频闪照片上记录下来什么?
(照片上记录下来每隔t0振子所在的位置)
取平衡位置的右方为正方向。
根据频门照片上的读数,列出位移。
随时间;变化的表格,阅读课本P163的内容。
请同学独立作图,以纵轴表示位移X,横轴表示时间t,根据表格数据在坐标平面上一一描出各个点,并用平滑曲线将各点连接起来,看看究竟是一条什么线?
简谐运动的位移图像是一条余弦(或正弦)曲线。
一、简谐运动的图像的物理意义
简谐运动的图像表示振子对平衡位置的位移随时间变化的规律,简称x-t图像。
注意:不要把简谐运动的图像和振子运动的轨迹混为一谈,简谐运动的图像不是振子运动的轨迹。
例题设水平弹簧振子从平衡位置向正方向运动起开始计时。
(1)画出历时一周期的振动图像。
(2)在上述图像中标出等时刻的位移矢量图。
3、在上述图像中标出振子在上述时刻的速度方向。
4、在上述图像中标出振子在上述时刻的加速度方向。
(上述各问可让同学讨论后回答)
(复合幻灯片展示,或多媒体课件展示)
从图像中可以得出的物理量有
①振幅
②振动的周期T
③某时刻振子的位移大小及方向
④某时刻振子的速度方向
⑤某时刻振子的加速度方向
二、简谐运动图像中正弦曲线和余弦曲线
图9-2中(甲)图表示振子从平衡位置向正向最大位移处运动。
(乙)图表示振子从正向最大位移处向平衡位置运动。
甲乙
图9-2
三、振动图像的广泛应用
心电图、脑电图、地震图等。
(四)总结、扩展
1、简谐运动图像表示了做简谐运动质点的位移随时间变化的规律。
是一条正弦(或余弦)函数图像,它不是质点运动的轨迹。
2、在简谐运动图像上可以知道振幅、周期的大小,可以判断位移X、速度v,加速度a、回复力F的方向,还可以比较其大小。
3、一切复杂的振动都不是简谐运动,但它们都可以看做是若于个振幅和频率不同的简谐运动的合运动。
演示:用发声的音叉通过示波器显示音叉振动的图像,反过来振动图像又可以判断物体的振动是否是简谐运动。
七、作业与思考
(一)作业题
1、阅读P163~P167
2、P167练习三:①②③
(二)思考题
1、如图9-3所示的简谐运动中,物体在第1s内通过的路程是()
A、5cm
B、10cm
C、15cm
D、20cm
图9-3
2、做简谐运动的物体的位移—时间曲线如图所示,由图可知,t=4s时物体的
图9-4
A、速度为正的最大值,加速度的为零
B、速度为负的最大值,加速度为零
C、速度为零,加速度为正的最大值
D、速度为零,加速度为负的最大值
3、一物体沿x轴做简谐运动,振动图像如图所示,当t=2s时,振动物体
图9-5
A、向+x方向运动,加速度有正的最大值
B、向-x方向运动,加速度有负的最大值
C、向+x方向运动,速度有最大值
D、向-x方向运动,速度有最大值
4、图9-6为某原点振动图像,从图可知
图9-6
A、第3秒内质点的位移是-5cm
B、第2秒内和第3秒的动量方向相同
C、第2秒内回复力做正功
D、第2秒内的加速度在逐渐增加
(思考题答案:1、B2、D3、D4、AD)
八、板书设计
三、简谐运动的图像
一、简谐运动图像的物理意义
简谐运动的图像表示振子对平衡位置的位移随时间变化的规律。
从图像中可以了解到哪些物理量?
振幅
推动的周期T
某时刻振子的位移大小及方向
某时刻振子的速度方向
某时刻振子的加速度方向
二、简谐运动图像中正弦曲线和余弦曲线的物理含义
三、振动图像的广泛应用。