人教课标版高中物理选修3-4：《简谐运动》教案-新版

简谐运动-教科版选修3-4教案一、教学目标1.了解简谐运动的定义和特征。

2.掌握简谐运动的周期、频率、圆周频率和相位差的计算方法。

3.掌握简谐运动的物理量之间的数学关系，并能够运用数学公式解决简单的简谐运动问题。

4.能够分析简谐运动与波动在现实生活中的应用。

5.提高学生的物理实验能力和数据处理能力。

二、教学内容1.简谐运动的定义和特征。

2.简谐运动的周期、频率、圆周频率和相位差的计算方法。

3.简谐运动的物理量之间的数学关系。

4.简谐运动在现实生活中的应用。

5.进行简谐运动相关的物理实验。

三、教学重难点重点：掌握简谐运动的定义和特征，了解简谐运动的周期、频率、圆周频率和相位差的计算方法，掌握简谐运动的物理量之间的数学关系难点：理解简谐运动与波动的物理量之间的关系，并能够运用数学公式解决复杂的简谐运动问题。

四、教学方法1.讲授：使用多媒体讲授简谐运动的相关知识点，介绍简谐运动的周期、频率、圆周频率和相位差的计算方法，以及简谐运动与波动的物理量之间的关系。

2.实验：设计简谐运动相关的实验，让学生积极参与实验过程，了解简谐运动的实际应用，提高学生的物理实验能力和数据处理能力。

3.讨论：组织学生进行小组讨论，让学生能够互相交流和分享自己的看法和经验，加深对简谐运动的理解和掌握。

五、教学步骤及内容第一步：引入1.引导学生思考“恒定的周而复始的物理现象在生活中有哪些？”。

2.安排学生小组活动，让每个小组讨论并汇报自己的答案。

3.引导学生认识简谐运动并简单介绍简谐运动的特征和应用。

第二步：知识讲解1.讲解简谐运动的定义和特征。

2.通过多媒体教学介绍简谐运动的周期、频率、圆周频率和相位差的计算方法。

3.讲解简谐运动的物理量之间的数学关系。

第三步：实验环节1.安排简谐运动相关实验。

2.学生自主设计实验方案，进行实验操作，记录实验数据。

3.进行实验数据分析和讨论，加深对简谐运动的理解。

第四步：概括总结1.总结简谐运动的相关知识点。

级班姓名: 层次：、简谐运动的描述编写人：梅小芬审核：物理组寄语：这是一个崭新的开始，我们应该以更好的状态来面对这个开始！【学习目标】、知道简谐运动的振幅、周期和频率的含义;、理解周期和频率的关系；、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；、掌握简谐运动的表达式,正确理解振幅、相位、初相的概念。

【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。

【教学过程】一、知识链接、弹簧振子主要由、、三部分组成。

、振子在振动过程中的两个忽略是：①可以忽略；②可以忽略。

、叫平衡位置。

、叫机械振动，简称振动。

二、新课学习阅读课本，页内容，完成下面问题。

、振幅(）：指振动物体离开位置的。

单位：（）或（）；是量。

、全振动：指振动物体完成整整一次周期性振动的过程.在A和'A之间振动，则怎样才算完成一次全振动？①向右通过点开始计时，则到到到到到到；②向左通过点开始计时，则到到到到到到 ;③通过A开始计时，则A到到到到到到；④通过'A开始计时，则'A到到到到到到；⑤向右通过点开始计时,则到到到到到到；⑥向左通过点开始计时，则到到到到到到；【针对训练】、两个完全一样的弹簧振子，把振子移到的平衡位置右边10cm，把振子移到的平衡位置右边5cm,然后同时放手,则：( ）A.、运动的方向总是相同的;B.、运动的方向总是相反的；C.、运动的方向有时相同、有时相反；D.无法判断、运动的方向的关系；、周期（）：指。

单位：（）.、频率（）：指。

单位：（）。

、①周期和频率的关系：或 ;②周期越，频率越，表示物体振动越快。

③周期和频率都是由振动系统本身的性质决定的，与振幅无关.所以，称为振动系统的固有周期和固有频率。

【针对训练】振动周期是指振动物体（）、从任一位置出发又回到这个位置所用的最短时间；、从一侧最大位移处运动到另一侧最大位移处所用的最短时间；、从某一位置出发又沿同一运动方向回到这个位置所用的最短时间；、经历了四个振幅的最短时间。

课题：§8.3 简谐运动的图像教学目的：1、知道简谐运动的图像是一条正弦或余弦曲线。

2、能根据图象知道振动的振幅、周期和频率。

3、知道振动图像的物理含义。

教学重点：简谐运动图像的特点，能根据图象知道振动的振幅、周期和频率教学难点：知道振动图像的物理含义教具：砂摆实验装置教学过程：描述物体的运动规律除了可以用公式法、列表法之外，还可以用数学图象。

这节课我们来学习简谐运动的位移图象，简谐运动的位移图象叫做简谐运动的振动图象。

一、简谐运动的位移图象——振动图象演示一：砂摆实验。

让学生观察现象。

①砂在木板上来回划出一条直线。

说明振动物体仅仅只在平衡位置两侧来回运动，但由于各个不同时刻的位移在木板上留下的痕迹相互重置而呈现为一条直线。

②砂子堆砌在一条直线上，堆砌的沙子堆，它的纵剖面是矩形吗？学生答：砂子不是均匀分布的。

中央部分（即平衡位置处）难的少，在摆的两个静止点下方，砂子堆的多（如图2），因为摆在平衡位置运动的最快。

质点做的是直线运动，但它每时刻的位移都有所不同。

如何将不同时刻的位移分别显示出来呢？演示二：让砂摆振动，同时沿着与振动垂直的方向匀速拉动摆下的长木板（即平板匀速抽动实验，如图3所示）。

让学生观察现象：原先成一条直线的痕迹展开成一条曲线。

并相互讨论图线。

①图线的x 、y 轴（横、纵坐标）分别表示什么物理量？②曲线是不是质点的运动轨迹？质点做的是什么运动？③图象的物理意义是什么？④这条图线的特点是什么？请同学回答，并讨论得出正确结果——⒈理论和实验都证明：简谐运动的振动图象都是正弦或余弦曲线。

⒉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。

即图像反映了某一物体在各个时刻相对于平衡位置的位移情况。

注意：不要把简谐运动的图像和振子运动的轨迹混为一谈，振动图象的横坐标表示的是时间t ，因此，它不是质点运动的轨迹，质点只是在平衡位置的两侧来回做直线运动。

1.1《简谐运动》教学设计【教学目标】：1．认识机械振动；2．认识弹簧振子，能分析弹簧振子运动过程中各物理量的变化。

3．通过对弹簧振子的研究，了解回复力和简谐运动的概念。

4．了解描述简谐运动特征的物理量：振幅、周期、频率。

【教学重点】：研究弹簧振子并分析弹簧振子的振动过程。

【教学难点】：分析弹簧振子运动过程中各物理量的变化规律。

【教学流程】：新课引入，生活中的机械振动（平衡位置）——弹簧振子——研究弹簧振子的运动过程——简谐运动及其特征的描述——总结【教学过程】：一、机械振动1．机械振动及特点我们在生活中常提到一词“振动”，这样一种运动形式在生活中很常见，请列举你所知道的“振动”。

（钟摆、树梢在微风中摇摆、荡秋千、挑着物体行走时扁担颤动、拨动琴弦后琴弦振动、水中浮标上下浮动、地震、手机振动……）演示实验，挂在弹簧中间的物块，左右做往复运动。

提问：根据前面列举的例子、演示的实验，振动这样一种运动形式有什么样的特点呢？（在某一位置周围往复运动，有一个“中心位置”，往复运动意味着具有“周期性”特点）我们把具有这样特点的运动（在某一中心位置两侧做往复运动）叫做机械振动，也通常简称“振动”。

我们今天开始学习的新的一章，就主要研究机械振动这种运动形式的特点。

这些特点给我们后面的研究一些启示：（1）“中心位置”很重要；（2）我们研究一次完整的运动情况就可以推测之后的运动情况。

2．平衡位置首先来看“中心位置”，在振动过程中，物体以这个特殊位置为中心做往复运动，那这个位置到底如何确定呢？请再看演示实验，如果物块不振动，它会静止在中间。

只有让物块离开原来的位置并且释放，物块才开始振动。

而振动开始后，物块做往复运动的中心位置就是静止时的位置。

我们把这个位置叫做“平衡位置”，它是物体振动时做往复运动的中心位置，也是物体停止振动时所在的位置。

二、弹簧振子现在我们来研究这种往复运动的特点。

生活中的振动往往很复杂，我们现在寻找一个很简单的模型来研究。

第九章机械振动第一节简谐运动教学目的：1．知道什么是机械运动。

2．知道简谐运动的受力特点以及F=-kx公式的物理意义。

3．理解简谐运动的定义。

4．知道简谐运动中有关物理量变化规律，培养学生用运动学和动力学的观点来分析弹簧振子的运动的能力。

重点：简谐运动的概念难点：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。

教具：微型机算机；中间穿有橡皮绳的乒乓球；一端挂有重锤的轻质弹簧；弹簧振子；气垫导轨；音叉；系有细线的木质小球；一端用夹具固定的钢锯条；铁架台；橡皮条；比重计。

教学过程：一、引入新课日常生活中常观察过这样的运动：掉落水中的篮球上下运动；拨一下树枝，树枝来回摆动；这些物体的运动，称为机械振动。

二、进行新课1、机械振动：物体在平衡位置两侧附近做的往复运动（简称振动）演示振动的实例：单摆，钢锯条，音叉，摆钟的摆锤的振动，找出它们的共同特点，建立振动的概念。

2、弹簧振子（1）概念：物体受到的阻力忽略不计，弹簧的质量比物体质量小得多，这样的系统称为弹簧振子。

（2）理想化的处理方法3、简谐运动（1）多媒体模拟弹簧振子的振动，分析过程中各物理量的变化，完成表格：弹力，它总是使振子返回到位置，把这这个力叫做回复力。

（3）回复力的特点：它的方向总是与位移方向相反，即总是指向平衡位置。

它的大小随位移的增大而增大，随位移的减小而减小。

（4）简谐运动的定义：物体在跟偏离平衡位置的位移大小成正比，方向总是指向平衡位置的回复力作用下的振动。

（如弹簧振子、音叉叉股、弹簧片的各点，摆钟的摆锤的振动）理解：①在简谐运动中，位移、回复力、加速度三个物理量同步变化，与速度的变化步调相反②简谐运动的位移与前面学过的位移相同吗？简谐运动的位移是从平衡位置指向某一位置的有向线段，位移起点是平衡位置，是矢量。

③回复力是按＿＿＿命名的，它可以是物体所受的合外力，也可以是物体所受的某一力的分力。

简谐运动教学目的（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。

2．能力培养通过观察演示实验，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（教学方法）教学内容[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？[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1（a）]（2）单摆[见图1（b）]（3）弹簧振子[见图1（c）（d）] （4）穿在橡皮绳上的塑料球[见图1（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。

我们研究在没有阻力的理想条件下弹簧振子的运动。

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。

简谐运动-人教版选修3-4教案一、教学内容本次教学内容是简谐运动。

简谐运动是物理学中一种很重要的运动方式，它是指物体在势能与动能交替转化，以相等的周期和相等的振幅，沿着固定轨道或直线来进行的运动。

简谐运动广泛应用于机械系统，电子系统，电磁波等领域。

二、教学目标1.理解简谐运动的概念，并能用简谐运动的表达式来描述物体的运动状态；2.掌握简谐运动的基本性质，如周期、角频率、振幅等；3.了解简谐振子的能量，并能用能量在势能和动能之间的转化来分析简谐振子的运动情况；4.掌握简谐运动的图形表达，如位置-时间图像、速度-时间图像、加速度-时间图像等；5.培养学生的动手实践能力，能够进行简谐振动实验并分析实验结果。

三、教学重点1.简谐运动的基本概念和表达式；2.简谐振子的基本能量分析方法。

四、教学难点1.简谐运动的图像表达；2.简谐振子的实验分析。

五、教学方法1.讲授教学法：讲解简谐运动的基本概念、公式、图像的表示方式等；2.演示教学法：通过简谐振子的实验演示，来使学生更好地理解简谐振动的运动情况；3.自主学习教学法：通过简谐振子的实验操作，使学生自学和理解简谐振子的基本原理和表达式。

六、教学过程1. 简谐运动的概念1.引导学生了解简谐运动的基本概念；2.分享简谐运动的实例，如弹簧振子、单摆等；3.通过讲解，让学生理解简谐运动的几何意义。

2. 简谐运动的公式1.通过讲解联立牛顿第二定律和位移反比于一次幂的力学关系来推导简谐运动的公式；2.让学生理解周期、角频率、振幅等基本概念。

3. 简谐振子的能量和图像表达1.让学生通过简单的实验，测定简谐振子的动能和势能；2.通过计算，让学生理解简谐振子的能量在势能和动能之间的转化情况；3.通过实验结果，让学生了解简谐振子的位置-时间图像、速度-时间图像和加速度-时间图像等的表示方法。

4. 简谐振子的实验1.配置简谐振子实验装置，例如压电陶瓷振子等；2.让学生通过实验，观测简谐振子在不同频率下运动情况；3.通过分析实验结果，让学生了解不同频率下简谐振子的运动情况。

第1单元：简谐运动（一）一、教法建议【抛砖引玉】机械振动是一种比较复杂的运动，它是一种变加速运动。

为了很好地理解这一运动的特点，就要运用以前学过的运动学和动力学的知识，加深对这一运动的理解。

先通过实例介绍振动，在此基础上演示几个做简谐振动的实验：如悬挂的弹簧下吊一个重球的上下振动，单摆、弹簧振子的教学仪器（如图）。

设备较好的学校还可以利用气垫导轨模拟教科书上的弹簧振子，通过这些演示，使学生认识产生简谐运动的条件和振动的特点；引导学生观察振动的周期与振幅的大小无关，在气垫导轨的实验上可通过变换不同劲度系数的弹簧和振子的质量的演示，观察弹簧振子的频率是由振动系统本身的性质决定的，但不做定量分析。

在实验中引导学生观察机械振动既不是匀变速直线运动，又不是曲线运动。

引导学生要对弹簧振子运动在不同位置的速度，加速度及受力情况进行分析，使学生认识到在研究这一特殊运动时，仍然依据牛顿定律，从力与运动的关系去研究机械振动的特点。

所以研究本章内容实质还是对我们已掌握的规律和方法的应用。

因此在研究简谐运动的同时，要注意加深对牛顿力学的规律的进一步认识和理解，要在分析简谐运动问题的过程中，提高应用已掌握的知识和方法去分析解决物理问题的能力，提高创新能力。

研究单摆的振动时，可以通过实验对比说明，单摆的运动是简谐运动。

让单摆的运动和做简谐运动的物体同时投影到白墙上，这个实验一定要事先做好准备，选好适当的摆长。

对于基础较好的学生可以推导一下，证明单摆运动时也满足F=－kx 的条件。

证明：将摆球由平衡位置O 点拉开一段距离，使摆角小于5°，然后由静止释放，摆球在摆线拉力T 和重力m g 共同作用下，沿圆弧在其平衡位置O 点左右往复运动，当它摆到位置P 时，摆线与竖直夹角为α，如图所示，将重力沿圆周切线方向和半径方向分解成两个分力F 1与F 2，其中F 1=m gsin α，F 2=m gcos α，F 1与T 在一条直线上，它们的合力是维持摆球做圆周运动的向心力。

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。

课时112简谐运动的描述1理解振幅、周期和频率的概念,知道全振动的含义。

2了解初相位和相位差的概念,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。

4理解简谐运动图象的物理意义,会根据振动图象判断振幅、周期和频率等。

重点难点对简谐运动的振幅、周期、频率、全振动等概念的理解,相位的物理意义。

教建议本节课以弹簧振子为例,在观察其振动过程中位移变化的周期性、振动快慢的特点时,引入描绘简谐运动的物理量(振幅、周期和频率),再通过单摆实验引出相位的概念,最后对比前一节得出的图象和数表达式,进一步体会这些物理量的含义。

本节要特别注意相位的概念。

导入新课你有喜欢的歌手吗?我们常常在听歌时会评价,歌手韩红的音域宽广,音色嘹亮圆润;歌手王心凌的声音甜美;歌手李宇春的音色沙哑,独具个性……但同样的歌曲由大多数普通人唱出,却常常显得干巴且单调,为什么呢?这些是由音色决定的,而音色又与频率等有关。

1描述简谐运动的物理量(1)振幅振幅是振动物体离开平衡位置的①最大距离。

振幅的②两倍表示的是振动的物体运动范围的大小。

(2)全振动振子以相同的速度相继通过同一位置所经历的过程称为一次③全振动,这一过程是一个完整的振动过程,振动质点在这一振动过程中通过的路程等于④4倍的振幅。

(3)周期和频率做简谐运动的物体,完成⑤一次全振动的时间,叫作振动的周期;单位时间内完成⑥全振动的次数叫作振动的频率。

在国际单位制中,周期的单位是⑦秒,频率的单位是⑧赫兹。

用T表示周期,用f表示频率,则周期和频率的关系是⑨f=。

(4)相位在物理中,我们用不同的⑩相位描述周期性运动在各个时刻所处的不同状态。

2简谐运动的表达式(1)根据数知识,Oy坐标系中正弦函数图象的表达式为y=A(ω+φ)。

(2)简谐运动中的位移()与时间()关系的表达式为=A(ω+φ),其中A代表简谐运动的振幅,ω叫作简谐运动的“圆频率”,ω+φ代表相位。