高三物理最新教案-机械振动 精品

物理3-4第十一章机械振动（全章教案）第一篇：物理3-4第十一章机械振动(全章教案)高二物理选修3-4教案第十一章机械振动§11．1简谐运动教学目标：（一）知识与技能（1）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。

（二）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）情感、态度与价值观通过观察演示实验，培养学生探究精神教学重点：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教学难点：偏离平衡位置的位移与位移的概念容易混淆；在一次全振动中速度的变化课型：启发式的讲授课教具：钢板尺、铁架台、单摆、竖直弹簧振子、皮筋球、气垫弹簧振子、微型气源教学过程一、新课引入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。

1．机械振动振动是自然界中普遍存在的一种运动形式，请举例说明什么样的运动就是振动？二、新课讲授微风中树枝的颤动、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。

请同学们观察几个振动的实验，注意边看边想：物体振动时有什么特征？【演示实验】（1）一端固定的钢板尺[见图（a）]（2）单摆[见图（b）]（3）弹簧振子[见图（c）（d）]（4）穿在橡皮绳上的塑料球[见图（e）]【提问】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？【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，振动是机械振动的简称。

2．简谐运动简谐运动是一种最简单、最基本的振动，我们以弹簧振子为例学习简谐运动。

（1）弹簧振子演示实验：气垫弹簧振子的振动【讨论】a．滑块的运动是平动，可以看作质点b．弹簧的质量远远小于滑动的质量，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c．没有气垫时，阻力太大，振子不振动；有了气垫时，阻力很小，振子振动。

第13讲 机械振动和机械波适用学科 物理 适用年级高三适用区域 全国 课时时长（分钟） 120知识点1：机械振动 2：波的周期性 3：波的特性教学目标1：了解振动和波的考查特点 2：掌握基本知识和解题方法。

3：学会利用波的特性解题教学重点1：机械振动 2：波的周期性教学难点1：波的周期性 3：波的特性【重点知识精讲和知识拓展】1. 简谐运动的回复力满足：F=-kx 。

2.简谐运动的运动方程及速度、加速度的瞬时表达式振动方程：x =A cos(ωt +φ). 速度表达式： v =-ωA sin(ωt +φ). 加速度表达式：a =-ω2A cos(ωt +φ).3. 简谐运动的周期和能量振动的周期：T =2πkm . 振动的能量：E =21mv 2+21kx 2=21kA 2.弹簧振子和单摆，振幅越大，系统能量越大。

在振动过程中，动能和势能相互转化，机械能守恒。

4.物体做简谐运动其位移、回复力、加速度、速度、动量随时间做周期性变化，变化周期为简谐运动周期T。

动能和势能也随时间做周期性变化，变化周期为T/2.5.单摆振动周期公式单摆做简谐运动时,周期公式为T=2πLg,此公式不仅适用于基本单摆装置,也适用于其他较为复杂情况下的简谐运动,此时＂L＂应为等效摆长,＂g＂为等效重力加速度。

灵活运用等效摆长和等效重力加速度,能给我们处理问题带来很多方便。

6.摆钟问题。

利用单摆运动的等时性可制成摆钟计时。

计算摆钟类问题方法是：在一定时间内，摆钟走过的格子数n（n可以是分钟数，也可以是秒数）与频率f成正比。

即n∝f∝1L。

7.机械波传播机械波的传播是“前带后，后跟前，运动状态向后传”。

前带后是各个质点相继起振的内因，后跟前，使各个质点的起振方向和运动形式和波源完全相同，只是后一质点在时间上滞后前一质点。

沿波动传播方向上各个介质都做受迫振动，起振方向由波源决定，其振动频率等于波源的振动频率。

机械波传播的是波源的振动形式和波源提供的能量、信息，质点不随波迁移，质点只在平衡位置附近做简谐运动。

29(1)、简谐运动[学习目标]理解振动中回复力、位移、振幅、周期、频率等概念及在振动中的变化情况；掌握简谐运动的特点，知道简谐运动是一种理想化的模型；理解振动图象的物理意义，知道简谐振动的图象是一条正弦或余弦曲线，会用振动图线分析简谐运动[学习内容]一、机械振动1、物体（或物体的一部分）在某一中心位置两侧所作的往复运动，叫做机械运动。

产生振动的必要条件（1）（2）。

2、回复力：振动物体所受各外力在指向平衡位置方向上的合力。

回复力是按力的作用效果命名的，可能是几个力的合力，也可能是某一个力，还可能是某一个力的分力。

注意：回复力不一定等于合外力。

例1、试分析如图所示的振动物体的回复力来源3、机械振动是机械运动中比较复杂的运动形式，具有往复性，是一种加速度大小、方向时刻改变的变速运动，匀变速运动的公式一般不能应用。

最基本、最简单的机械运动是简谐运动。

二、简谐运动1、简谐运动：物体在的力作用下的振动。

2、简谐运动的特点：（1）回复力F与位移x的关系：; 加速度a与位移x的关系：（2）位移随时间按规律变化。

思考：如何判断物体是否作简谐运动？如小球A由光滑斜面MN上自由释放滑向右边的光滑斜面ND，其运动是否为振动？是简谐运动吗？（3）位移、速度、加速度、动能、势能变化的特点：思考:做简谐运动的物体从平衡位置向两侧做什么运动?从两侧向平衡位置运动呢?注意：做简谐运动的物体在空间上有往复性、对称性。

即以平衡位置为中心在平衡位置附近做往复的变速运动。

在时间上有周期性，即经过一定的时间运动就重复一次。

三、描述振动的物理量1、振幅A：振动物体离开平衡位置的，它是描述振动强弱的物理量，是标量。

位移x：由指向位置的有向线段，是矢量，其最大值等于振幅。

思考：振子在一个周期内通过的路程与振幅之间有什么关系？在T/2、T/4内呢？2、周期T和频率f：振动物体完成一次全振动所需的时间为一个周期；频率是指。

周期和频率互为倒数，它们都是描述振动快慢的物理量。

物理教案：机械振动与波动一、引言在物理学中，机械振动与波动是两个核心概念。

机械振动描述了物体围绕平衡位置作周期性的来回运动，而波动则涉及物质传递能量的起伏波动。

本教案将重点介绍机械振动和波动的基本原理、特征以及相关实例，帮助学生深入理解这两个重要的物理现象。

二、机械振动1. 弹簧振子弹簧振子是机械振动的一个典型实例。

学生可以通过实验观察和分析弹簧振动的特点。

首先，我们带领学生了解弹簧的特性，包括弹簧系数和其与质量的关系。

其次，通过改变振幅、频率等参数，观察弹簧振子的变化规律。

最后，引导学生从能量守恒的角度分析振子的振动特性，以及弹簧振子的应用场景。

2. 转子振动转子振动是另一个常见的机械振动现象。

通过介绍转子振动的原理和特征，学生能够掌握转子振动的基本知识。

我们可以为学生提供转子振动实验装置，让他们亲自动手进行实验。

通过测量转子的转速、振幅等参数，学生能够深入了解振动的特征和相关原理。

同时，我们还可以引导学生进行振幅、频率与转速之间的关系的探究，帮助他们进一步理解转子振动的规律。

三、波动1. 机械波的传播机械波指的是通过物质颗粒间的振动传递能量的波动。

通过实验和观察，我们可以向学生展示机械波的传播特征。

我们可以通过示波器等仪器，观察并记录波峰、波谷、波长、振幅等参数。

同时，我们还可以进行演示，展示波的传播过程中的反射、折射和干涉现象等，用以加深学生对机械波传播的理解。

2. 声波的特性声波是一种机械波的特例，是一种能够在空气或其他介质中传播的波动。

我们可以通过实验和观察，让学生了解声波的特性。

例如，我们可以向学生展示共振现象，以及声音的传播速度与介质密度之间的关系。

通过这些实验，学生能够更直观地了解声波的传播规律和特征。

四、应用实例1. 用机械振动探测地震地震是一种自然界中的机械振动现象。

我们可以向学生介绍地震传感器的原理和使用。

通过引导学生观察和分析地震传感器的工作方式，学生能够了解地震波的传播和地震测定的基本原理。

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。

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。

【课堂新坐标】（教师用书）2013-2014学年高中物理第1章机械振动教案鲁科版选修3-4第1节简谐运动(教师用书独具)●课标要求●课标解读1．知道什么是机械振动，并了解生活中的实例．2．知道什么是简谐运动，知道简谐运动的受力特点．3．知道弹簧振子是一种理想化的物理模型．4．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．●教学地位机械运动是学生学习了运动学、动力学及功和能的知识后，是力学的一个特例．机械运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，与人们的日常生活，生产技术和科学研究有密切的联系，是本章后面各节内容的基础，也是本章的重点和难点之一．因此这部分内容在教材中起承前启后作用．(教师用书独具)●新课导入建议为了发现简谐运动的特征，演示弹簧振子的来回运动，单摆摆球来回摆动，小木块在水槽中上下运动，引导学生观察、分析、思考这些运动的特征，进而引出机械运动的概念．指导学生阅读课本上介绍的做机械振动的物体，然后请学生列举生活中看到的其他机械振动的例子(如荡秋千，钟摆，喇叭的振动等)，并让学生做使刻度尺振动的小实验，来加深对机械振动的理解．●教学流程设计课前预习安排：⇒1.看教材2.填写【课前自主导学】（同学之间可进行讨论）步骤1：导入新课，本节教学地位分析⇒步骤2：老师提问，检查预习效果（可多提问几个学生）⇒步骤3：师生互动完成“探究1”(除例1外可再变换命题角度，补充一个例题以拓展学生思路)⇓步骤7：完成“探究3”（重在讲解规律方法技巧）⇐步骤6：师生互动完成“探究2”（方式同完成“探究1”相同）⇐步骤5：让学生完成【迁移应用】，检查完成情况并点评⇐步骤4：教师通过例题讲解总结规律⇓步骤8：指导学生完成【当堂双基达标】，验证学习情况⇒步骤9：先由学生自己总结本节的主要知识，教师点评，安排学生课下完成【课后知能检测】1.基本知识(1)定义物体在平衡位置附近做往复运动，叫做机械振动，简称为振动．(2)平衡位置：振动物体所受回复力为零的位置．(3)回复力①方向：总是指向平衡位置．②作用效果：总是要把振动物体拉回到平衡位置．③来源：回复力是根据力的作用效果命名的力．可能是几个力的合力，也可能是由某一个力或某一个力的分力来提供．2．思考判断(1)机械振动是匀变速直线运动．(×)(2)机械振动是非匀变速直线运动．(×)(3)机械振动是物体在平衡位置附近所做的往复运动．(√) 3．探究交流回复力与向心力有什么异同？【提示】 做圆周运动的物体需要向心力，向心力是根据力的作用效果命名的，它是由物体所受到的在径向的合力提供的；回复力也是根据力的作用效果命名的，由物体所受到的振动方向上的合力提供．1.基本知识 (1)弹簧振子弹簧振子是一种理想模型，其主要组成部分是一个质量可以忽略不计的弹簧和一个质量为m 的物体构成．可分为水平方向的弹簧振子和竖直方向的弹簧振子两种类型．(2)简谐运动①定义：物体所受回复力的大小跟位移大小成正比，并且总是指向平衡位置，则物体的运动叫做简谐运动．②特征a ．受力特征：回复力满足F ＝－kx ，其中k 为比例系数，负号表示力与位移的方向相反，x 为物体偏离平衡位置的位移．b ．运动特征：加速度满足a ＝－km x ，即做简谐运动的物体加速度的大小与位移的大小成正比，方向与位移方向相反．(3)两种弹簧振子2.思考判断(1)F＝－kx反映做简谐运动的物体受到的回复力与位移的关系．所以式中的F指的是回复力，同时也一定是弹簧的弹力．(×)(2)在(1)中x是偏离平衡位置的位移，同时也一定是弹簧的形变量．(×)(3)回复力的方向总是与位移的方向是相反的．(√)3．探究交流做简谐运动的物体经过平衡位置时，回复力为零吗？合外力为零吗？【提示】回复力的方向总是指向平衡位置，回复力为零的位置就是平衡位置(沿圆弧振动时，物体经平衡位置时回复力为零，但合力不为零)．【问题导思】1．弹簧振子其理想模型特点是什么？2．简谐运动中相关物理量的变化规律怎样？1．弹簧振子的理解对弹簧振子是一种理想模型，应满足以下条件：(1)质量：弹簧质量比小球质量小得多，可以认为质量只集中于振子(小球)上．(2)体积：弹簧振子中与弹簧相连的小球的体积要足够小，可以认为小球是一个质点．(3)阻力：在振子振动过程中，忽略弹簧与小球受到的各种阻力．(4)振子从平衡位置拉开的最大位移在弹簧的弹性限度内．判定一个实际系统能否看成弹簧振子，应从以上四个方面去权衡，缺一不可．小球的简谐运动图1－1－12．对简谐运动的运动过程进行分析如图1－1－1所示，主要从以下几个方面入手：(1)振动中的位移x都是以平衡位置为起点的，因此位移方向就是从平衡位置指向小球运动的末位置，大小就是这两位置间的距离，两个“端点”位移最大，在平衡位置位移为零．所谓平衡位置就是振动物体所受回复力为零的位置．(2)加速度a的变化与F回的变化是一致的，在两个“端点”最大，在平衡位置为零，方向总指向平衡位置．(3)速度大小v与加速度a的变化恰好相反，在两个“端点”为零，在平衡位置最大，除两个“端点”外任何一个位置的速度方向都有两种可能．(4)动能大小与速度大小对应，在两“端点”为零，在平衡位置最大．(5)势能大小与动能恰好相反，在两“端点”最大，在平衡位置为零．3．简谐运动中相关量的变化规律(1)变化规律：当物体做简谐运动时，它偏离平衡位置的位移x、回复力F、加速度a、速度v、动能E k、势能E p及振动能量E，遵循一定的变化规律，可列表如下：(2)两个转折点①平衡位置是速度大小、位移方向、回复力方向和加速度方向变化的转折点；②最大位移处是速度方向变化的转折点．(3)一个守恒：简谐运动过程中动能和势能之间相互转化，但总的能量守恒．1．简谐运动的位移都是相对于平衡位置的位移．这与一般运动中的位移不同，一般运动中的位移都是由初位置指向末位置．2．简谐运动中的位移、速度和加速度是彼此独立的物理量，在同一位置，位移和加速度的方向是一定的，而速度方向却有两种可能(两个“端点”除外)．(2013·龙岩高二检测)关于简谐运动的位移、速度和加速度，下列说法中正确的是( )A．物体的位移减小时，速度减小，加速度变小B．物体离开平衡位置的位移方向总是与加速度方向相反，与速度方向相同C．物体向平衡位置运动时，速度方向与位移方向相同D．物体离开平衡位置运动时，速度方向与位移方向相同【审题指导】解答此类问题可以结合最简单的水平弹簧振子的振动示意图，按照下列顺序判断：位移x⇨回复力⇨加速度⇨速度变化趋势【解析】对于简谐运动的位移、回复力、加速度、速度这四个物理量来说，回复力、加速度的大小与位移大小成正比，方向相反，速度大小的变化与这三者变化的步调相反，即速度增大时，位移、回复力、加速度减小，速度方向可以与位移、回复力、加速度方向相同，也可相反，故D正确．【答案】 D本节最容易忽略的地方在于对位移的判断，由于前面运动学中的位移总是以物体出发点作为参考点，而本章中物体的位移参考点为平衡位置，可巧记为“平衡位置就是家，位移总是相对它．”1．(多选)关于振动物体的平衡位置，下列说法正确的是( )A．是加速度改变方向的位置B．回复力为零的位置C．速度最大的位置D．加速度最大的位置【解析】振动物体在平衡位置回复力为零，而合外力不一定为零，在该位置加速度改变方向，速度达最大值．【答案】ABC【问题导思】1．如何确定平衡位置？2．判断物体做简谐运动的主要步骤有哪些？找出回复力与位移的关系，若满足F＝－kx的规律，就可判定此振动为简谐运动，判断步骤如下：1．物体静止时的位置即为平衡位置，找出平衡位置，并规定正方向．2．在振动过程中任选一位置(平衡位置除外)，对物体进行受力分析．3．对力沿振动方向进行分解，并求出振动方向上的合外力．4．判定振动方向上的合外力与位移的关系是否符合F＝－kx即可．两根质量均可不计的弹簧，劲度系数均为k0.它们与一个质量为m的小球组成的弹簧振子，两弹簧处于自由状态，如图1－1－2所示．试证明弹簧振子做的运动是简谐运动．图1－1－2【审题指导】根据简谐运动回复力与位移的关系可证明其运动是否为简谐运动．【解析】如图所示，以平衡位置O为原点建立坐标轴，当振子离开平衡位置时，两根弹簧发生形变而使振子受到指向平衡位置的合力．设振子沿x正方向发生位移x，则物体受到合力为F＝F1＋F2＝－k0x－k0x＝－2k0x＝－kx，所以振子做的运动是简谐运动．【答案】见解析做简谐运动的物体，其回复力特点为：F＝－kx，这是判断物体是否做简谐运动的依据．但k不一定等于弹簧的劲度系数．2．关于简谐运动下列说法正确的是( ) A ．简谐运动一定是水平方向的运动 B ．所有的振动都可以看做是简谐运动C ．物体做简谐运动时一定可以得到正弦曲线形的轨迹线D ．只要满足a ＝－kxm，物体一定做简谐运动【解析】 物体做简谐运动并不一定只在水平方向发生，各个方向都有可能发生，A 错．简谐运动是最简单的振动，B 错．简谐运动的轨迹线并不是正弦曲线，C 错．【答案】 D弹簧振子在一条直线上做简谐运动，第一次先后经过M、N两点时速度v(v≠0)相同，那么，下列说法正确的是( ) A．振子在M、N两点受力相同B．振子在M、N两点相对平衡位置的位移相同C．振子在M、N两点加速度大小相等D．从M点到N点，振子先做匀加速运动，后做匀减速运动【审题指导】解答此类问题时应掌握以下两点：(1)位移、速度、加速度和回复力都是矢量，它们要相同，必须大小相等、方向相同．(2)回复力是变力，大小、方向发生变化，加速度也随之发生变化．【规范解答】建立弹簧振子模型如图所示．因位移、速度、加速度和回复力都是矢量，它们要相同，必须大小相等、方向相同．M、N两点关于O点对称，振子受力应大小相等、方向相反，振子位移也是大小相等、方向相反．由此可知，A、B选项错误．振子在M、N两点的加速度虽然方向相反，但大小相等，故C选项正确．振子由M到O速度越来越大，但加速度越来越小，振子做加速运动，但不是匀加速运动．振子由O到N速度越来越小，但加速度越来越大，振子做减速运动，但不是匀减速运动，故D选项错误．【答案】 C各物理量的对称性简谐运动是物体在平衡位置附近所做的往复性运动．因此它具有往复性的特点(也可认为，做简谐运动的物体每隔一定时间将重复原先的运动，具有周期性的特点)．它又是以平衡位置为中心的振动，因此又具有对称性的特点．如图所示，物体在A与B之间运动，O点为平衡位置，任取关于O点对称的C、D两点，则有：1．时间的对称t OB＝t BO＝t OA＝t AO，t OD＝t DO＝t CO＝t OC，t DB＝t BD＝t AC＝t CA.2．速率的对称(1)物体连续两次经过同一点(非最大位移的点)(如图中的D点)的速度大小相等，方向相反．(2)物体经过关于O点对称的两点(非最大位移的点)(如图中的C与D两点)的速度大小相等，方向可能相同，也可能相反．3．动能的对称(1)物体连续两次经过同一点(如图中的D点)的动能相等．(2)物体经过关于O点对称的两点(如图中的C与D两点)的动能相等．4．位移、回复力、加速度的对称(1)物体连续两次经过同一点(如图中的D点)的位移、回复力、加速度大小相等，方向相同．(2)物体经过关于O点对称的两点(如图中的C与D两点)的位移、回复力、加速度大小相等，方向相反．【注意】关于平衡位置对称的两点，弹性势能或重力势能并不一定相等，即某种形式的势能并不一定具有对称性．【备课资源】(教师用书独具)有益的振动生活中，一切物体都会受到振动的影响，人体本身也不例外，振动是环境污染的因素之一．很多事例表明，在持续振动的环境如颠簸的机床、汽车或试验台上工作时间过久，人的机体会受到许多损害——体质下降、四肢酸痛并出现睡眠障碍、头疼甚至痉挛，这些都是振动带来的症状．但是有的时候，振动不仅对人体没有害处，而且还有益处．科学家们研究“人—振动声场—技术对象”这个系统的过程中，发现人体自身不但能够吸收振动和噪声，而且具有把振动聚集并反射出去的能力．借助记录和分析肌肉组织的振动声学性质的系统装置发现，肌肉组织的振动声学性质会随机体的状况而改变．研究人员用这种灵敏的仪器，在病人和健康人身上测到的肌肉紧张度是不同的．例如，当末梢神经受到损伤时，四肢的固有频率降低；腿的固有频率从32 Hz下降到16 Hz，手臂从72 Hz减少到52 Hz.通过测量肌肉组织固有振动频率和噪声特征来判定其病症的方法，有可能成为一种新的医疗诊断手段．将来可以借助它来判定整个机体及某些部位的健康状况，例如研究心肌和声带的功能或神经过程的动态特征等．振动还能帮助人们消除疲劳．立陶宛的工程师和医务人员制造了一个振动台：用一个宽大沉重的大板，固定在几个特制的弹簧减震器上．它能按照医生的指令进行振动．振动台振动的频率一般控制在100～150 Hz.人只要在这个台子上站几分钟，就会感到精神振奋，浑身有劲．由于过度疲劳而增高的血压会很快趋向正常．利用振动帮助人们消除疲劳，关键是准确地选择振动频率并正确地规定振动作用的强度和持续的时间．还有一种结构巧妙的装置，叫做振动床．可以减轻支气管哮喘等病人的痛苦．病人躺在振动床上，胸廓接受10～12 min、频率30～45 Hz的振动作用，只需要几个疗程，一般就能使肺部净化，并使病情得到显著的改善．如果由于烫伤、肿瘤或者其他原因造成食管狭窄，往往采用机械方法来扩张，叫做探条扩张术．用振动的原理可以使这种方法得到改进．应用振动探条扩张技术，把机械的作用力同振动相结合，能够有效地改善食道的畅通性，即使医生便于操作，又使病人减少痛苦．压电陶瓷振动电动机也在生物学和医学上得到了应用．它能够特别精确地调节旋转频率和速度．这种电动机没有一般电动机那样的传动环节，因此结构很紧凑．以高频振动驱动装置为基础，研制出的一些高度精确的控制器，能够在显微镜下移动研究，每次100 nm.这种控制器能够对一个活的细胞进行操作，把它转向各个方向．若把这种振动控制器同电子计算机相连接，还能够把研究的准确性提高好多倍，完全能满足分子生物学和其他学科研究对精度的要求．科学家还应用振动的原理研究了一种精确的计量喷液器．它能够准确而均匀地调节细散物质的数量．这种装置可用于调节小气候，保持一定的环境湿度；可用于试验性的气栽法(在空气介质中培育植物的无土栽培法)培育植物；还可以在医学上用于严格控制投药量．1．(多选)关于机械振动的位移和平衡位置，以下说法中正确的是( )A．平衡位置是指物体受回复力为零的位置B．机械振动的位移总是以平衡位置为起点的位移C．机械振动的物体运动的路程越大，发生的位移也越大D．机械振动的位移是指振动物体偏离平衡位置最远时的位移【解析】平衡位置是物体静止时的位置，也即物体在振动过程中所受回复力为零的位置，所以A正确；位移是以平衡位置为初始点，到质点所在位置的有向线段，位移随时间而变，振子偏离平衡位置最远时，振动物体振动位移最大．所以选项B正确．【答案】AB2．(多选)关于回复力，下列说法正确的是( )A．回复力是指物体离开平衡位置时受到的指向平衡位置的力B．回复力是按力的作用效果命名的，它可能由弹力提供的，也可能由摩擦力提供C．回复力可能是某几个力的合力，也可能是某一个力的分力D．振动物体在平衡位置时，其所受合力为零【解析】由回复力定义可知选项A正确．由图甲知，物体A和B整体的回复力由弹簧弹力提供，物体A的回复力由摩擦力提供．由图乙知，物体在最低点时，所受合力不为零，合力提供向心力，但回复力为零，所以选项A、B、C正确．甲乙【答案】ABC3．简谐运动是下列哪种运动( )A．匀速运动B．匀加速运动C．匀减速运动D．加速度做周期性变化的运动【解析】由简谐运动的特征可知D项正确．【答案】 D图1－1－34．(2013·昌江检测)如图1－1－3所示，对做简谐运动的弹簧振子m 的受力分析，下列正确的是( )A ．重力、支持力、弹簧的弹力B ．重力、支持力、弹簧的弹力、回复力C ．重力、支持力、回复力、摩擦力D ．重力、支持力、摩擦力【解析】 回复力是振子沿振动方向的合力，是效果力而不是物体实际受到的力，B 、C 错误；弹簧振子做简谐运动，不受摩擦力，D 错误．【答案】 A5．当简谐运动的位移减小时( )A ．加速度减小，速度也减小B ．加速度减小，速度却增大C ．加速度增大，速度也增大D ．加速度增大，速度却减小【解析】 由a ＝－k m x 知x 减小，a 减小，a 与v 同向，速度增加，B 项正确．【答案】 B1．简谐运动是( )A ．匀变速运动B ．匀速直线运动C ．非匀变速运动D ．匀加速直线运动【解析】 做简谐运动的物体所受回复力为F ＝－kx ，加速度为a ＝－k mx ，a 随x 的变化而变化，故是非匀变速运动，C 正确，A 、B 、D 错误．【答案】 C2．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 ．简谐运动是匀变速运动D ．简谐运动是机械运动中最简单、最基本的一种【解析】 弹簧振子的运动是简谐运动，但简谐运动有许多种，故A 对，B 错；简谐运动中物体受到的回复力是变力，所以简谐运动是非匀变速运动，故C 错；简谐运动是机械振动中最基本、最简单的一种，故D 错．【答案】 A3．(多选)(2013·西安检测)有一弹簧振子做简谐运动，则( )A ．加速度最大时，速度最大B ．速度最大时，位移最大C ．位移最大时，回复力最大D ．回复力最大时，加速度最大【解析】 振子加速度最大时，在最大位移处，此时振子的速度为零，由F ＝－kx 知道，此时振子所受回复力最大，所以A 错，C 、D 正确；振子速度最大时，是经过平衡位置时，此时位移为零，所以B 错．【答案】 CD4．下列振动是简谐运动的有( )A ．手拍乒乓球的运动B ．弹簧的下端悬挂一个钢球，上端固定组成的振动系统C ．摇摆的树枝D ．从高处下落到光滑水泥地面上的小钢球的运动【解析】 手拍乒乓球，球原来静止的位置为平衡位置，球向上和向下运动过程中受重力，球在到达地面时发生形变，球下移，故乒乓球的运动为机械振动，但不满足F＝－kx，不是简谐运动，A错；B为弹簧振子，为简谐运动，B对；C中树枝摇摆，受树的弹力，但弹力的变化不满足F＝－kx，C错；D既不是机械振动，也不是简谐运动，D错．【答案】 B5．(2013·文昌检测)弹簧振子在光滑水平面上做简谐运动，在振子向平衡位置移动的过程中( )A．振子所受的回复力逐渐增大B．振子的位移逐渐增大C．振子的速度逐渐减小D．振子的加速度逐渐减小【解析】振子的位移指由平衡位置指向振动物体所在位置的位移，因而向平衡位置运动时位移逐渐减小．而回复力与位移成正比，故回复力也减小．由牛顿第二定律a＝F/m得，加速度也减小．物体向平衡位置运动时，回复力与速度方向一致，故物体的速度逐渐增大．【答案】 D图1－1－46．(多选)如图1－1－4所示为一弹簧振子，O为平衡位置，设向右为正方向，振子在B、C之间振动时( )A．B→O位移为负，速度为正B．O→C位移为正，加速度为负C．C→O位移为负，加速度为正D．O→B位移为负，速度为负【解析】B→O时，振子在O点的左侧向右运动，其位移是负值，速度是正值，故A 对．O→C时，振子在O点的右侧向右运动，其位移和速度都是正值，而加速度指向左侧，是负值，故B对．C→O时，振子在O点的右侧向左运动，其位移是正值，加速度指向左侧，是负值，故C错．O→B时，振子在O点的左侧向左运动，其位移是负值，速度是负值，故D 对．【答案】ABD7．做简谐运动的质点，先后连续经过同一点时，下列哪些物理量是不同的( )A．速度B．加速度C．回复力 D．动能【解析】简谐运动的质点先后连续经过同一点时，其速度大小相等、方向相反，故速度不同，动能相同，故A正确，D错误．同一点对平衡位置的位移相同，因而回复力相同，加速度相同．故B、C错误．【答案】 A8．如图所示，能正确地反映简谐运动的物体所受回复力与位移关系的图象是( )【解析】简谐运动的物体所受回复力与位移的关系满足F＝－kx，所以图B正确．【答案】 B图1－1－59．如图1－1－5所示，一个做简谐运动的质点，先后以同样的速度通过相距10 cm的A、B两点，历时0.5 s，过B点后再经过t＝0.5 s，质点以大小相等、方向相反的速度再次通过B点，则质点从离开O点到再次回到O点历时(O点为AB的中点)( ) A．0.5 s B．1.0 sC．2.0 s D．4.0 s【解析】由简谐运动的对称性可知B项正确．【答案】 B图1－1－610．(2013·福州师大附中检测)如图1－1－6所示，在光滑的水平桌面上有一弹簧振子，弹簧的劲度系数为k.开始时，振子被拉到平衡位置O 的右侧A 处，此时拉力大小为F ，然后轻轻释放振子，振子从初速度为零的状态开始向左运动，经过时间t 后第一次到达平衡位置O 处，此时振子的速度为v ，则在这个过程中振子的平均速度为( )A ．0 B.v2C.FktD ．Fkt 【解析】 振子在由A 到O 的运动过程中做加速度越来越小的加速运动，并非匀变速运动，设A 到O 的位移大小为x ，由胡克定律可得x ＝F k ，又由平均速度v ＝x t 得v ＝Fkt .故正确答案为C.【答案】 C11．如图1－1－7，小球套在光滑的水平杆上，与弹簧组成弹簧振子，O 为平衡位置，小球在O 附近的AB 间做简谐运动，设向右为正方向，则：图1－1－7(1)速度由正变负的位置在________点． (2)位移为负向最大的位置在________点．【解析】 (1)最大位移处是小球改变运动方向的位置，因此速度由正变负的位置在A 点．(2)位移最大的位置在B 点和A 点，由于题干中设向右为正方向，故位移为负向最大的位置在B 点．【答案】 (1)A (2)B。

高中物理机械共振教案
目标：通过本课的学习，学生将能够理解机械共振的基本原理和特点，掌握机械共振的计算方法，了解机械共振在生活中的应用。

教学重点：机械共振的基本原理和特点，机械共振的计算方法。

教学难点：机械共振的计算方法的运用。

教学准备：
1. PowerPoint课件，包括机械共振的介绍和相关公式。

2. 示范实验：使用弹簧振子展示机械共振的现象。

3. 教学实验材料：弹簧振子、小物块、计时器等。

教学过程：
一、导入（5分钟）
1. 引入机械共振的概念，让学生了解机械共振的现象。

2. 展示示范实验，让学生观察和感受机械共振的现象。

二、理论讲解（15分钟）
1. 介绍机械共振的基本原理和特点。

2. 讲解机械共振的计算方法，包括共振频率的计算等内容。

三、实验探究（20分钟）
1. 分组进行实验，使用弹簧振子观察机械共振的现象。

2. 让学生测量振动频率，计算出共振频率，并与理论值进行比较。

四、讨论与总结（10分钟）
1. 引导学生讨论实验结果，总结机械共振的特点。

2. 讨论机械共振在生活中的应用，如墙壁共振等。

五、作业布置（5分钟）
布置相关的练习题，巩固学生对机械共振的理解和应用。

课堂反馈：鼓励学生积极参与讨论和实验，及时纠正错误，提高学生对机械共振的理解和掌握程度。

※适用人群：高中物理学生，适用于机械共振单元教学。

※注意事项：
1. 实验时需注意安全，避免学生受伤。

2. 在讲解时，应注重和学生互动，引导学生思考和提问。

3. 鼓励学生动手操作，加深对机械共振的理解。

3-4-1机械振动二．教学重点：能用公式和图象描述简谐运动的特征三．教学难点：简谐运动简谐运动的表达式和图像四．教学过程：一、机械振动1．弹簧振子的振动弹簧振子是一个理想化的物理模型。

弹簧振子的振动是简谐运动，其位移随时间按正弦规律变化，其位移－时间图象是一条正弦曲线。

2．描述简谐运动的物理量有：（1）振幅：振动物体离开平衡位置的最大距离。

描述物体的振动强弱。

与位移的区别和联系：振幅是标量，位移是矢量；振幅等于最大位移的绝对值；在一个确定的简谐运动中，振幅是不变的，位移随时间是时刻变化的。

（2）周期：做简谐运动的物体完成一次全振动所需的时间。

（3）频率：单位时间内完成的全振动的次数。

周期和频率之间的关系：T =1f（4）相位：是表示物体振动步调的物理量，用相位来描述简谐运动在一个全振动中所处的阶段。

简谐运动的振动方程为：x=A sin （ωt +ϕ）如图所示是A 、B 两个弹簧振子的振动图象，则它们的相位差是Δϕ=2ππ241=⨯。

3．简谐运动的动力学特征：（1）回复力：振动物体受到的总能使振动物体回到平衡位置，且始终指向平衡位置的力，叫回复力。

做简谐运动的质点，回复力总满足F=-kx 的形式。

式中k 是比例常数。

回复力与加速度的方向总是与位移方向相反。

速度方向与位移方向有时一致，有时相反；速度方向与回复力、加速度的方向也是有时一致，有时相反。

因而速度的方向与其它各物理量的方向间没有必然联系。

【例1】关于简谐运动回复力的说法正确的是……………………………………（ ） A 、回复力F kx =-中的x 是指振子相对于平衡位置的位移 B 、回复力F kx =-中的x 是指振子从初位置指向末位置的位移 C 、振子的回复力一定就是它所受的合力 D 、振子的回复力一定是恒力【例2】关于简谐运动的位移、速度、加速度的关系，下列说法中正确的是 （ ） A 、位移减小时，加速度增大，速度增大B 、位移方向总跟加速度方向相反，跟速度方向相同C 、物体运动方向指向平衡位置时，速度方向跟位移方向相反D 、物体向平衡位置运动时，做加速运动，背离平衡位置时，做减速运动【例3】如图所示，一个弹簧振子沿x 轴在B 、C 间做简谐运动，O 为平衡位置，当振子从B 点向O 点运动经过P 点时振子的位移为 ，振子的回复力为 ，振子速度为 ，振子的加速度为 （填“正”“负”或“零”）4、简谐运动的图象 ⑴图象的描绘 1.描点2.实验模拟法⑵振动图象的研究方法——把实际振动和图象对应起来 可以从图像中得到以下信息：①直接读出振幅（注意单位）②直接读出周期③确定某一时刻物体的位移④判定任一时刻运动物体的速度方向（最大位移处无方向）和加速度方向⑤判定某一段时间内运动物体的速度、加速度、动能及势能大小的变化情况 ⑥计算一段时间内的路程：A TtS 4⋅=C O P【例4】如图为一质点作简谐运动的图象，则在图中t 1和t 2两个时刻，振子具有相同的物理量是 （ ）A 、加速度B 、位移C 、速度D 、回复力【例5】某质点做简谐运动，其位移随时间变化的关系式为x ＝Asin 4t π，则质点（ ） A.第1 s 末与第3 s 末的位移相同B.第1 s 末与第3 s 末的速度相同C.3 s 末至5 s 末的位移方向都相同D.3 s 末至5 s 末的速度方向都相同【例5】如图所示，是质量相等的甲、乙两个物体分别做简谐运动时的图象，则…（ ）A 、甲、乙物体的振幅分别是2 m 和1 mB 、甲的振动频率比乙的大C 、前2 s 内两物体的加速度均为负值D 、第2s 末甲的速度最大,乙的加速度最大 5．简谐运动的能量：简谐运动系统的动能和势能相互转化，机械能守恒。