11.1《简谐运动》教案(1).

第一章：机械振动钟摆的运动给人们提供了一种计时的方法，共振筛的运用提高了人们的劳动效率，车箱与车轴间的减振板使车辆的运动更加平稳，声带的振动可使我们通过语言交流思想感情，地震则可能给人类带来巨大的灾难.振动是一把双刃剑，由此可见学习机械振动的重要性.振动是一种运动的形式，并不仅仅局限于力学，在电学中同样有它的身影，这在3－2教材中已经有过体现，通过本章的学习你将融会贯通.1.1 简谐运动1.※知道简谐运动的概念2.※理解简谐运动的位移时间图象，并能解决相关问题振动现象在自然界中广泛存在.钟摆的摆动、水中浮标的上下浮动、担物体行走时扁担下物体的颤动、树梢在微风中的摇摆等都是振动，振动与我们的生活密切相关.那么我们应怎样研究振动呢？一.机械振动(1)定义：物体(或物体的一部分)在某一中心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.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.弹簧的质量比小球的质量小得多，可以认为质量集中于振子(小球)；与弹簧振子相连的小球体积足够小，可以认为小球是一个质点；忽略弹簧以及小球与水平杆之间的摩擦力；小球从平衡位置拉开的位移在弹性限度内.2.弹簧振子的振动图象：如图所示，在弹簧振子的小球上安置一记录用的毛笔P，在下面放一白纸带，当小球振动时沿垂直于振动方向匀速拉动纸带，毛笔P就在纸带上画出一条振动曲线，此曲线有什么特征？为什么？(1)形状：正(余)弦曲线，如图所示.(2)物理意义：表示振动的质点在不同时刻偏离平衡位置的位移，是位移随时间的变化规律.(3)获取信息：①任意时刻质点的位移的大小和方向.如下图所示，质点在t1、t2时刻的位移分别为x1和－x2.②任意时刻质点的振动方向：看下一时刻质点的位置，如下图中a点，下一时刻离平衡位置更远，故a此刻向上振动.c点，下一时刻离平衡位置更远，故c此刻向下振动.③任意时刻质点的速度、加速度、位移的变化情况及大小比较：看下一时刻质点的位置，判断是远离还是靠近平衡位置，若远离平衡位置，则速度越来越小，加速度、位移越来越大，若靠近平衡位置，则速度越来越大，加速度、位移越来越小，如图中b，从正位移向着平衡位置运动，则速度为负且增大，位移、加速度正在减小，c从负位移远离平衡位置运动，则速度为负且减小，位移、加速度正在增大.3.简谐运动(1)定义：如果质点的位移与时间的关系遵从正弦函数的规律，即它的振动图象(x－t图象)是一条正弦曲线，这样的振动叫做简谐运动.(2)特点：①简谐运动是最基本、最简单的振动.②简谐运动的位移随时间按正弦规律变化，所以它不是匀变速运动，是变力作用下的变加速运动.弹簧上端固定在O 点，下端连接一小球，组成一个振动系统，如图所示，用手向下拉一小段距离后释放小球，小球便上下振动起来，下列说法正确的是( )A.小球运动的最低点为平衡位置B.弹簧原长时的位置为平衡位置C.球速为零的位置为平衡位置D.小球原来静止时的位置为平衡位置解析：平衡位置是振动系统不振动，振子受力平衡时所处的位置，此时弹簧处于伸长状态，故D 正确，B 错误；球在平衡位置两侧做往复运动，运动到最低点和最高点时球速都为零，但这两点并不是平衡位置，故A 、C 错误. 答案：D如图所示的弹簧振子，O 点为它的平衡位置，当振子m 离开O 点，再从A 点运动到C 点时，振子离开平衡位置的位移是( )A.大小为OC ，方向向左B.大小为OC ，方向向右C.大小为AC ，方向向左D.大小为AC ，方向向右 答案：B解析：振子离开平衡位置，以O 点为起点，C 点为终点，位移大小为OC ，方向向右.如图甲所示，弹簧振子以点O 为平衡位置，在A 、B 两点之间做简谐运动.取向右为正方向，振子的位移x 随时间t 的变化如图乙所示，下列说法正确的是( )A.t ＝0.4s 时，振子的速度方向向右B.t ＝0.8s 时，振子在O 点和B 点之间C.t ＝0.6s 和t ＝1.2s 时刻，振子的速度完全相同D.t ＝1.5s 到t ＝1.8s 的时间内，振子的加速度逐渐减小 答案：D解析：t ＝0.4s 时，振子的速度向左，A 错误；t ＝0.8s 时，振子在OA 之间，B 错；t ＝0.6s 和t ＝1.2s 时刻振子的速度方向相反，C 错；t ＝1.5s 到t ＝1.8s 时间内振子从B 运动到O ，加速度逐渐减小，D 正确.一弹簧振子沿x 轴在[－4,4]区间振动，振子的平衡位置在x 轴上的O 点.图1中的a 、b 、c 、d 为即学即用4个不同的振动状态：黑点表示振子的位置，黑点上的箭头表示运动的方向.图2给出的①②③④4条振动图线，可用于表示振子的振动图象.则()A.若规定状态a时t＝0，则图象为①B.若规定状态b时t＝0，则图象为②C.若规定状态c时t＝0，则图象为③D.若规定状态d时t＝0，则图象为④解析：a点t＝0时刻位移为3，由①振动图线可知a向x正方向运动，则选项A正确.b点t＝0时刻位移为2，②振动图象不在位移2处，选项B错.c点t＝0时位移为－2，向x负方向运动，而③振动图线向x正方向运动，选项C错.d点t＝0时，位移为－4，与④振动图线一致，据振动的对称性该质点一定能达到＋4位置.但图象上只到＋3位置，所以选项D不正确.答案：A点评：这类题关键在于明确t＝0时的位移及速度的方向，能够从一维坐标中找出有用信息，然后画出x－t图象.。

简谐运动教案
简谐运动是指物体在势能变化为简谐函数的作用下，按照正弦或余弦函数规律来运动的现象。

一、教学目标：
1. 理解简谐运动的概念和特点；
2. 掌握简谐运动的基本公式和相关计算方法；
3. 能够应用简谐运动的公式解决实际问题；
4. 培养学生的实验观察和探究能力。

二、教学内容：
1. 简谐运动的概念和特点；
2. 简谐运动的基本公式和相关计算方法；
3. 简谐运动的实验观察和探究。

三、教学重点和难点：
1. 理解简谐运动的概念和特点；
2. 掌握简谐运动的基本公式和相关计算方法。

四、教学方法：
1. 讲授法：通过讲解简谐运动的概念、特点和公式，引导学生理解和掌握相关知识；
2. 实验法：设计简单的实验，让学生观察和记录简谐运动的现象，并从中探究相关规律；
3. 讨论法：通过与学生的互动，引导学生参与讨论和解决问题，培养学生的思维能力和合作意识。

五、教学过程：
1. 导入：通过展示一个简谐运动的实例，引导学生思考什么是简谐运动，并让学生自由讨论；
2. 授课：讲解简谐运动的概念、特点和基本公式，引导学生理解和掌握相关知识；
3. 实验：设计一个简单的实验，观察和记录简谐运动的现象，并让学生进行分析和讨论；
4. 计算：通过一些简单的计算例题，让学生运用简谐运动的公式解决问题；
5. 拓展：引导学生思考简谐运动在实际生活中的应用，如钟摆、弹簧振子等；
6. 练习和总结：布置一些练习题，让学生巩固所学知识，并进行总结和回顾。

六、教学评价：
1. 通过实验的观察和记录，评价学生的实验观察和探究能力；
2. 通过练习题的完成情况，评价学生对简谐运动的理解和应用能力。

学习好资料欢迎下载板书：简谐运动一：机械运动在高一的时候我们学习过匀速直线运动，平抛运动，曲线运动等机械运动，今天我们来学习下运动的另外一种形式—机械振动。

下面我们通过一个视频来了解下机械振动。

（播放视频）通过视频的播放我们知道振动是自然界普通存在的一种运动，所以在高中阶段我们进行机械振动的学习就显得非常必要，好，我们来看几个实验。

（弹簧振子、塑料弹簧振动、单摆）接通电源后，接触面上的小孔就会喷出空气，在滑块与接触面上形成气垫层，那么就会使滑块在接触面上无摩擦的运动(首先我们让弹簧静止，给滑块一个拉力，使滑块离开原来的位置，我们看到滑块在来回运动；塑料弹簧，我们使他下面静止，给他一个力拉离原来的位置，也会发现弹簧上下运动；再看一个例子鼠标静止，然后施加一个外力把鼠标拉离原来的位置也会发现他往复运动)。

提问：这些物体运动的共同点是什么？（通过手势的来回摆动提示学生：是运动具有往复性）（给出机械运动的定义）物体（或者物体的某一部分）在某一位置两侧所做的往复运动，叫做机械振动，通常称为振动，这样的位置称为平衡位置。

板书：1 定义下面我们来说下机械运动所具有的特点：1，物体振动时候有一个中心位置（不振动时可以静止的位置，即是回复力为零的位置，也称为平衡位置）。

2，物体运动具有往复性、对称性（关于中心位置来回运动）、周期性（周而复始的运动）板书：2 特点板书：二简谐运动既然我们了解了机械运动的定义和特点，下面我们来介绍下一种简单的机械振动:简谐运动。

而我们在研究简谐运动时候又是以弹簧振子这种模型来进行探讨。

板书：1 弹簧振子什么叫做弹簧振子把一个有孔的小球安装在弹簧的一端，弹簧的另一端固定，小球穿在光滑的水平杆上，可以在杆上自由的滑动，弹簧的质量比小球的质量小得多，也可以忽略不计这样的系统称为弹簧振子，其中小球称为振子，这样的运动称为简谐运动。

（投影，让学生结合书本去看，并且归纳下弹簧振子的特点）1：摩擦力为零2：弹簧的质量远小于小球的质量。

简谐运动教案简谐运动教案一、教学目标1. 理解简谐运动的定义和特征。

2. 了解简谐运动的力学模型。

3. 能够描述简谐运动的运动方程和力学能量的变化。

4. 掌握简谐运动的相关公式，并能够应用到问题中。

二、教学重点和难点1. 掌握简谐运动的定义和特征。

2. 理解简谐运动的力学模型。

3. 掌握简谐运动的运动方程和力学能量的变化。

4. 能够应用简谐运动的相关公式解决问题。

三、教学准备1. 多功能示波器、弹簧振子装置、振动模型示意图等实验装置。

2. PPT课件，视频教学资源。

四、教学过程Step 1 引入新课通过观察弹簧振子的运动或实验演示，引入简谐运动的概念，并与学生共同讨论弹簧振子运动的特点和规律。

Step 2 定义和特点向学生解释简谐运动的定义及特点，例如：周期性、振动都在某一平衡位置附近、加速度与位移成反比例关系等。

Step 3 力学模型介绍弹簧振子的力学模型，包括弹簧拉力、回复力和摩擦力等因素，以及简谐振动的拉格朗日方程。

Step 4 运动方程推导弹簧振子的运动方程，并与学生一起讨论和解决相关问题。

Step 5 力学能量变化介绍弹簧振子的力学能量变化规律，包括动能和势能的变化关系，以及总能量守恒定律。

Step 6 公式应用介绍简谐振动的相关公式，包括振动周期、频率、振幅、角频率、最大速度和加速度等，并引导学生运用公式解决问题。

Step 7 实验演示利用多功能示波器和弹簧振子装置进行实验演示，通过实时观测振动的频率、周期和幅度等参数，加深学生对简谐运动的理解和认识。

Step 8 练习和巩固布置相关的练习题，巩固学生对简谐运动的理解和应用能力。

五、课堂互动1. 提问学生关于简谐运动的问题，鼓励学生积极参与讨论。

2. 引导学生观察实验演示，提出问题并进行探究。

3. 鼓励学生多做思考和实际应用的练习，并与同学讨论答案。

六、教学反思通过本次教学，学生们对简谐运动的定义和特点有了更深入的理解，并能够运用相关公式解决简单问题。

简谐运动教案教案标题：简谐运动教案教案目标：1. 了解简谐运动的定义和特征；2. 掌握简谐运动的数学表示方法；3. 理解简谐运动的周期、频率和振幅的概念；4. 能够解决与简谐运动相关的问题。

教案步骤：引入活动：1. 利用一个摆钟或弹簧振子，向学生展示简谐运动的实例，并引发学生对简谐运动的兴趣。

知识讲解：2. 通过投影仪或黑板，向学生讲解简谐运动的定义和特征，包括物体做简谐运动的条件、简谐运动的周期、频率和振幅的概念。

示例分析：3. 给学生提供几个简谐运动的实例，并引导学生分析这些实例中的周期、频率和振幅的变化规律。

数学表示：4. 向学生介绍简谐运动的数学表示方法，包括位移、速度和加速度的函数关系，并通过实例演示如何利用正弦函数表示简谐运动。

问题解答：5. 给学生提供一些与简谐运动相关的问题，包括计算周期、频率和振幅等，让学生通过应用所学知识解决这些问题。

小组讨论：6. 将学生分成小组，让他们在小组内讨论并解决一些简谐运动的问题，鼓励他们共同合作和思考。

总结复习：7. 对本节课所学内容进行总结，并帮助学生梳理关键概念和重要公式。

作业布置：8. 布置与简谐运动相关的作业，包括计算题和思考题，以巩固学生对简谐运动的理解和应用能力。

教学评估：9. 利用课堂练习、小组讨论和作业完成情况等方式，对学生的掌握情况进行评估，并及时反馈。

拓展活动：10. 对于对简谐运动有更深入兴趣的学生，可以提供更高难度的简谐运动问题，或者引导他们进行简谐运动的实验观察和数据分析。

教学资源：- 摆钟或弹簧振子- 投影仪或黑板- 相关简谐运动实例- 小组讨论材料- 作业题目教案评估方法：- 课堂练习：检查学生对简谐运动概念和公式的理解程度；- 小组讨论：评估学生在合作和解决问题方面的能力；- 作业完成情况：检查学生对简谐运动的应用能力；- 教师观察：观察学生在课堂中的参与度和理解程度。

教案注意事项：- 确保教学资源的准备和使用；- 注重学生的互动和参与；- 鼓励学生思考和讨论问题；- 提供足够的练习和实践机会；- 及时给予学生反馈和指导。

11.1 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、从图像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。

11、1简谐运动的教学设计一、教材分析高中物理教材总共涉及匀速直线运动、匀变速直线运动、平抛运动、匀速圆周运动、机械振动这五种特殊的运动形式。

匀变速直线运动学生在初中学生学习，在模块1学生学习匀变速直线运动（加速度恒定且与速度在同一条直线上），在模块2学习了抛体运动（加速度恒定且与速度不在同一条直线上）和匀速圆周运动（加速度大小不变方向变化）。

机械运动这种运动形式安排在最后学习，是因为它的运动规律较前几种运动更复杂（它的加速度大小和方向都发生变化）。

《简谐运动》作为第一节课，一定要开好头，一定要激发学生的学习兴趣和求知欲。

本节课首先从学生身边和生活中的实例引出振动的概念，首先给学生鲜明的感官认识。

然后按从简单到复杂，一般到特殊，从运动学的角度认识弹簧振子（新教材在介绍各种运动规律时，都是按先运动再动力学顺序编排）。

再通过演示实验得出弹簧振子的图像（能激发学生兴趣），再通过数据分析（理论）得出其图像是正弦曲线，给出简谐运动的定义，并逐步引导学生认识这种运动形式与其它运动形式的不同。

这样的过程逻辑性强，很符合学生的认知规律。

二、学情分析学生在前面已学过四种运动形式，知道在掌握各种运动规律同时，还要知道各种运动形式所具备的力学条件，即能够建立起运动和力学的联系。

弹簧振子是一种理想化的模型，学生能够理解。

因理想化模型在前面学习质点时，就已学习过，知道如何建立理想化模型。

另外数学课中已学过正弦函数的知识，所以认定弹簧振子的图像是正弦曲线学生很容易接受。

但在本节课涉及到的对平衡位置位移x,学生很容易和前面在运动学中提到的位移（位置的改变）相混淆，所以教学中一定要注意区别。

三、教学目标（一）知识技能目标：1、认识弹簧振子，知道什么是机械振动。

2、知道机械振动中位移的含义，理解位移---时间图象是一条正弦曲线。

3、知道简谐运动的含义。

（二）过程与方法：通过实验画出弹簧振子的图象；通过数据分析揭示出弹簧振子的位移---时间图象是正弦曲线。

《简谐运动》教学设计方案（第一课时）一、教学目标1. 理解简谐运动的概念和特征。

2. 掌握简谐运动的运动学表示方法。

3. 学会用弹簧振子模型进行简谐运动的分析。

二、教学重难点1. 教学重点：简谐运动的概念和特征，弹簧振子模型的分析。

2. 教学难点：理解简谐运动的本质，能够根据实际情境判断是否为简谐运动。

三、教学准备1. 准备教学器材：弹簧振子模型、计时器、示波器、投影仪等。

2. 准备课程资料：简谐运动相关图片、视频、例题等。

3. 安排教学时间：本课时为单课时，约45分钟。

4. 设计课程流程：从概念引入→分析特征→运动学表示→弹簧振子模型分析，逐步展开教学内容。

四、教学过程：（一）引入1. 回顾高中物理中简谐运动的概念和特点。

2. 引入中职物理课程中的简谐运动，强调其在实际生产和生活中的应用。

（二）新课教学1. 讲解简谐运动的基本概念和原理。

（1）简谐运动的定义：物体在一定范围内，受到大小和方向随时间作正弦（或余弦）变化的力作用而产生的运动。

（2）简谐运动的特征：周期性、往复性、对称性。

2. 介绍简谐运动的数学表示方法——正弦函数和余弦函数。

（1）正弦函数的形式和特点。

（2）余弦函数的形式和特点。

3. 实例分析：通过弹簧振子模型，引导学生自己推导简谐运动的运动方程和位移-时间、速度-时间、加速度-时间曲线。

4. 讨论简谐运动的能量转化和守恒问题。

（1）简谐运动中能量的来源和转化方式。

（2）能量如何保持守恒。

5. 简谐运动的实际应用举例：弹簧、钟摆、振动筛等。

6. 布置思考题：简谐运动在实际应用中应该注意的问题和改进措施。

（三）课堂互动1. 组织小组讨论，让学生互相交流自己对简谐运动的理解和看法。

2. 邀请学生上台演示简谐运动，并对其运动过程进行讲解。

3. 针对学生的疑惑和问题进行解答和讨论。

（四）小结与作业1. 总结本节课的主要内容，强调简谐运动的重要性和应用价值。

2. 布置相关作业，包括理论题和实际应用题，以巩固学生对简谐运动的理解和应用。

简谐运动
在同一个位置上小球的位
同？这个问题可以考查学生对物理量（特别是矢量）的理解程度，应让广泛的学生参与。

点特点
点作分析，从面体会简谐运动的
图示为放在光滑水平面上在
A、B间运动的弹簧振子。

(1)小球途经C时,其相对平衡
位置的位移是否一定相同？所受合
外力是否一定相同？
(2)若C点和D点关于位置O
对称,小球在C点和D点的位移有什
么关系?与小球的速度方向有关吗?
PPT
探究问题
注意引导学生如何准确简捷地表述小组讨论后的结论。

同时也形成认真倾听他人观点
如图所示的弹簧振子,小球在
水平方向做简谐运动,O点为小球的
平衡位置,A、B为其左右两端的最
大位移位置。

分析小球的速度如何
变化? 总结其变化特点。

PPT
正弦函数的方程式即是数学表达式，也是有物理意义的物理方程。

将两者统一起来需要一个过程，学生的认识不可能一步到位，教师一定要让学生有个体会过程，不可越俎代
图为某弹簧振子的位移图象,
若此图象为正弦曲线,则弹簧振子
的振动周期为多少?振子离开平衡
位置的最大位移为多少?根据数学
知识写出此正弦函数的方程式。

PPT
板书设计§11.1简谐运动。

吴兴高级中学选修3-4 第十一章机械振动学案11.1简谐运动【学习目标】1 •知道机械振动是一种周期性的往复运动。

2•知道弹簧振子是理想化模型，弹簧振子的位移随时间的变化规律。

3•知道简谐运动是最简单、最基本的振动，图象是正弦曲线，会根据图象特点判断物体是否做简谐运动。

4.理解简谐运动的图象的意义和特点，知道简谐运动的图象并不表示质点的运动轨迹。

5•会用实验方法得到振动图象，了解振动图象是记录实际振动的常用方法。

【学习过程】、弹簧振子问题驱动引入：如图所示，把一个有孔的小木球装在弹簧的一端，弹簧的另一端固定，小球穿在光滑杆上，能够自由振动，这个系统可称为弹簧振子吗？若将小木球改为同体积的钢球呢?主体活动立体互动1、组成：如图所示,如果球与杆之间的摩擦可以，且弹簧的质量与小球的质量相比也可以，则该装置为弹簧振子,它是一个理想化模型。

2、平衡位置：振子原来时的位置。

3、机械振动：振子在平衡附近的运动，简称振动。

、简谐运动及其图象问题驱动1、教材P4 “做一做”中绘制弹簧振子的振动图象中，在弹簧振子的小球上安装一支绘图笔，让一条纸带在与小球振动方向垂直的方向上匀速运动，笔在纸带上画出的就是小球的振动图象，如图所示。

(1) 振子的位移一时间图象有什么特点(2) 为什么这就是振子的位移一时间图象(3) 在这里如何理解振子的位移主体活动立体互动1、简谐运动①定义：质点的位移与时间的关系遵从的规律，即它的图像(x-t图像)是一条正弦曲线。

②特点：简谐运动是最简单、最基本的，弹簧振子的运动就是< 2、简谐运动的图象①坐标系的建立：在简谐运动的图像中，以横轴表示，以纵轴表示振子离开平衡位置的。

②物理意义：表示振动物体的______ 随的变化规律。

2、弹簧下端悬挂一钢球，上端固定（如图所示）, 它们组成一个振动系统。

设弹簧的劲度系数为 的位移是多少？此时钢球的加速度是多少 ？③ 图像的绘制方法 a 频闪照相法b.数码相机和计算机绘制④ 应用：医院里的 ________ 及 中绘制地震曲线的装置等。