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机械振动与机械波简谐振动一、学习目标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、知识点说明1.弹簧振子(简谐振子)：(1)平衡位置：小球偏离原来静止的位置；(2)弹簧振子：小球在平衡位置附近的往复运动，是一种机械运动，这样的系统叫做弹簧振子。
(3)特点：一个不考虑摩擦阻力，不考虑弹簧的质量，不考虑振子的大小和形状的理想化的物理模型。
2.弹簧振子的位移—时间图像弹簧振子的s—t图像是一条正弦曲线，如图所示。
3.简谐运动及其图像。
(1)简谐运动：如果质点的位移与时间的关系遵从正弦函数的规律，即它的振动图像(x-t图像)是一条正弦曲线，这样的振动叫做简谐运动。
(2)应用：心电图仪、地震仪中绘制地震曲线装置等。
三、典型例题例1：简谐运动属于下列哪种运动()A．匀速运动 B．匀变速运动C．非匀变速运动 D．机械振动解析：以弹簧振子为例，振子是在平衡位置附近做往复运动，并且平衡位置处合力为零，加速度为零，速度最大．从平衡位置向最大位移处运动的过程中，由F＝－kx可知，振子的受力是变化的，因此加速度也是变化的。
故A、B错，C正确。
简谐运动是最简单的、最基本的机械振动，D正确。
答案：CD简谐运动的描述一、学习目标1．知道简谐运动的振幅、周期和频率的含义。
2．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。
二、知识点说明1.描述简谐振动的物理量，如图所示：(1)振幅：振动物体离开平衡位置的最大距离，。
(2)全振动：振子向右通过O点时开始计时，运动到A，然后向左回到O，又继续向左达到，之后又回到O，这样一个完整的振动过程称为一次全振动。
(3)周期：做简谐运动的物体完成一次全振动所需要的时间，符号T表示，单位是秒(s)。
(4)频率：单位时间内完成全振动的次数，符号用f表示，且有，单位是赫兹(Hz)，。
(5)周期和频率都是表示物体振动快慢的物理量，周期越小，频率越大，振动越快。
第十一章《机械振动》教材分析第一节简谐运动【教学重点】掌握简谐运动特征及相关物理量的变化规律.【教学难点】理解简谐运动的运动学特征。
【易错点】学生易将振动图象中一质点的振动情况和下一章将要学习的波动图象中不同质点的振动情况相混淆【解决方法】运用理想化方法，突出主要因素，忽略次要因素，抽象出物理模型——弹簧振子，研究弹簧振子在理想条件下的振动。
第二节简谐运动的描述【教学重点】振幅、周期和频率的物理意义；【教学难点】理解振动物体的固有周期和固有频率与振幅无关。
【易错点】偏离平衡位置的位移与运动学中的位移概念容易混淆。
【解决方法】提高学生观察、分析、实验能力和动手能力，让学生知道实验是研究物理科学的重要基础。
第三节简谐运动的回复力和能量【教学重点】简谐运动的回复力；【教学难点】简谐运动的动力学分析和能量分析。
【易错点】回复力是效果力，与合力不同。
如振动物体经过平衡位置时回复力是零，合力不一定是零【解决方法】简谐运动过程中能量的相互转化情况，对学生进行物质世界遵循对立统一规律观点的渗透；振动有多种不同类型说明各种运动形式都是普遍性下的特殊性的具体体现.第四节单摆【教学重点】掌握好单摆的周期公式及其成立条件。
【教学难点】单摆回复力的分析。
【易错点】单摆的周期与摆球的质量和振幅无关，只与摆长和重力加速度有关。
【解决方法】概括出影响周期的因素，培养由实验现象得出物理结论的能力。
第五节外力作用下的振动【教学重点】受迫振动，共振。
【教学难点】受迫振动的频率等于驱动力的频率，而跟振动物体的固有频率无关。
【易错点】1．物体发生共振决定于驱动力的频率与物体固有频率的关系，与驱动力大小无关.2．当f驱＝ｆ固时，物体做受迫振动的振幅最大.【解决方法】通过分析实际例子，得到什么是受迫振动和共振现象，培养学生联系实际，提高观察和分析能力；通过共振的应用和防止的教学，渗透一分为二的观点.第十二章《机械波》第一节波的形成和传播【重点和难点】1、对机械波的形成、横波、纵波反映了质点振动方向与波传播方向之间的关系；2、机械波是从单一质点的振动到多个质点同时又不同步的振动，这对学生的理解力和空间想象力有较高的要求。
高二物理选修3-4 机械振动教案01一、教学目标1．在物理知识方面的要求：(1)知道什么是机械振动；(2)知道怎样描述机械振动。
2．通过观察演示实验，让学生明确机械振动的共同特点，从而总结出机械振动的定义，进而引出表示机械振动的物理量。
3．在物理方法的教学中，由于这部分内容在教材中只介绍一个轮廓，把定量的讨论放低，只做定性的研究，要用定性的语言来表达和分析比较复杂的物理现象，因此在教学过程中要注重学生用语言来表达和分析比较复杂物理过程的培养。
二、重点、难点分析1．重点(1)明确产生机械振动的条件。
(2)对表示机械振动的位移、速度、加速度等物理量特点的理解。
(3)对回复力概念的理解和判断。
(4)对表示机械振动的物理量(振幅、周期、频率)的掌握。
2．难点是机械振动这种复杂运动形式的理解和描述。
三、教具演示机械振动的弹簧振子、单摆、大口瓶与鱼漂等。
四、主要教学过程(一)引入新课演示几种振动：弹簧振子，单摆，在大口水瓶中上下振动的鱼漂。
让学生观察上述运动的共同特点——往复性。
(二)教学过程设计1．机械振动(1)机械振动的定义：物体或物体的一部分在平衡位置附近来回做往复运动叫做机械振动，常常简称振动。
(2)产生机械振动的条件平衡位置：振动停止时物体所在的位置。
回复力：使振动物体回到平衡位置的力。
分析水平的弹簧振子的振动过程，可以请学生说：当振子离开平衡位置时，能够使振子回到平衡位置的力是哪个力？这个力的特点是怎样的？再分析图1弹簧下端的物体的振动。
将物体由平衡位置向下拉下一小段距离后释放，当物体在平衡位置下方时，重物所受合外力向上指向平衡位置；当重物在平衡位置上方时，重物所受合外力向下指向平衡位置。
就是说，重物偏离平衡位置后，总受到一个指向平衡位置的力的作用，在这个力的作用下，重物将回到平衡位置，这个合力就是回复力，在这个实验中回复力是由重力和弹簧的合力来充当的。
回复力是根据力的效果来命名的。
产生机械振动的条件：(1)物体离开平衡位置后，受到回复力的作用；(2)运动中物体所受到的阻力足够小。
课时127 《机械波》整合与评价1通过观察,认识波是振动传播的形式和能量传播的形式。
能区别横波和纵波。
能用图象描述横波。
理解波速、波长和频率(周期)的关系。
2通过实验,认识波的干涉现象、衍射现象。
3通过实验感受多普勒效应,解释多普勒效应产生的原因,列举多普勒效应的应用实例。
4了解惠更斯原理,能用其分析波的反射和折射。
重点难点波的图象,波长、波速和频率(周期)的关系。
教建议本章是第十一章“机械振动”教内容的延伸和扩展。
机械振动只讨论物体的运动状态随时间的变化,而波动讨论的是振动在空间介质中的传播。
本章着重介绍有关波的共性的知识,如波的形成和传播、波长、频率、波速、波传播的规律、波的图象、波的反射和折射、波的干涉、衍射、多普勒效应等。
本章的习内容是以后习光波和电磁波的重要基础。
在本章的教中要联系生生活、现代社会及技发展,同时注意加强演示实验、模拟实验的作用。
问题观察如图所示的绳波的形成过程示意图,回答下列问题。
(1)质点1的起振方向如何?(2)当质点1振动T、、T、T时,质点1的振动形式传到了哪些质点上?(3)振动传到质点13时,质点1振动的路程和位移各是多少?此后质点1和质点13的振动规律有什么关系?解答(1)质点1的起振方向向上。
(2)经过T,质点1的振动形式传到了质点4,经传到了质点7,经T传到了质点10,经T传到了质点13。
(3)由图可以看出,由质点1发出的振动传到质点13时,质点1完成一次全振动,故路程为4倍振幅,位移为零。
此后这两个质点的振动步调完全一致,也就是说,两个质点在振动中的任何时刻,相对平衡位置的速度、位移(包括大小和方向)总是相等的。
知识链接介质中先振动的质点带动相邻质点的振动是形成波的根本原因,而质点之间的相互作用是能够“带动”的前提条件。
主题2波的传播方向和质点振动方向的互判问题由波的传播方向和波形图判断质点(以质点P为例)振动方向的常用方法有哪些?由这些方法可以判断波的传播方向吗?解答①带动法在质点P靠近波一侧的图象上找一相邻质点,若在下方,则质点P向下运动;若在上方,则质点P向上运动。
新教材选修3―4第十一章机械振动与老教材第九章机械振动的比较剖析对于《机械振动》这一章应当是新、老教材变化特别大的一章，从内容上看，老教材共七节，新教材共五节，也就是新教材把老教材中第六节阻尼振动、第七节受迫振动、共振归并为一节命名为：外力作用下的振动。
而且新教材把"相位"这个观点由从前的选学变为必学内容。
本章在物理观点的定义上也和从前有好多的不一样，我认真研究了教材、教参，这么大的变化必定是有原由的。
作为教育的实行者，课程改革的履行者，我们不可以一看到教材的变化不去剖析不去研究，一味的依据老教材教课，那么我们的课程改革只好被我们这些履行者拖住脚步没法行进.第一节简谐运动中，对简谐运动的定义就不一样。
老教材：物体在偏离均衡地点的位移大小成正比，而且总指向均衡地点的答复力的作用下的振动叫简谐运动。
新教材：质点的位移与时间的关系遵照正弦函数的规律，即它的振动图像是一条正弦曲线，这样的振动叫简谐运动。
变动的原由：在学习简谐运动从前，学生对证点的运动有了必定的认识，如：匀速直线运动，变速直线运动，匀速圆周运动等，在学生的学习经验中，质点的运动是依据质点的运动轨迹、速度、加快度等来区分的，是依据运动学的观点来定义和区分质点所做的是哪一种运动。
但是在机械振动中，传统的教科书从受力特色这一运动学的角度下定义，这样的话学生难以把简谐运动的新知识归入到原有的知识构造中，所以新教材从位移-时间图像这一运动学的特色下的定义。
假如在这一节，我们没有讲简谐运动的图像，依据老教材解说，就完整违反了新教材的初衷。
第二节新教材把"振幅、周期、频次"更名为："简谐运动的描绘"并将相位作为必学的内容。
变动原由：要描绘简写运动的特色，仅用振幅、周期（或频次）两个物理量是不够的，它们只好描绘简谐运动的振动幅度和变化快慢，没法描绘简谐运动的质点在振动过程中所处的状态。
所以新书用振幅、周期、相位三个物理量来描绘质点的简谐振动。
高二物理选修3-4第十一章机械振动全教案11．1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。
高二物理选修3-4 第十一章机械振动全章概述与原教材相比，本章内容没有太大变化，但新增加了相位的概念以及相关定义的改变，教学中要注意。
这一章主要讲述机械振动中运动规律最简单、最基本的一种周期性运动——简谐运动。
振动的知识在实际中有很多应用（例如心电图、核磁共振仪、地震仪、钟摆等），振动的有关知识也是后面学习波动的基础，所以教学中应引起重视。
这一章开始讲述简谐运动的基本特点，然后通过图象介绍简谐运动的运动规律和特点，接下来介绍简谐运动的实例——单摆，最后介绍受迫振动的知识。
简谐运动是一种周期性的运动，正确理解简谐运动中各物理量（如周期、频率、振幅等）的确切含义是非常重要的。
同下面要学习的波动一样，用图象来描述物体的振动情况是非常重要的手段之一。
教材在图象的讲授上较以前有所加强，希望学生能通过图象的学习，较好地理解简谐运动中各物理量的确切含义及其相互间的关系。
简谐运动比前面学过的各种运动复杂，定量研究需要较多的数学知识，因而中学阶段不宜作更多的定量计算，希望教学中掌握好要求。
11.1 简谐运动1．通过弹簧振子的运动情况分析，理解简谐运动的定义、条件。
2．通过砂摆实验或分析频闪照片，理解简谐运动图象的物理意义。
理解简谐运动的位移－时间图象，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。
1．教材中值得重视的题目：P5.T2、“科学漫步”中的“简谐运动与单位圆”2．教材中的重要思想方法：建立理想模型11.2 简谐运动的描述1．理解描述简谐运动的物理量及其特点。
（对弹簧振子振动的周期公式不作要求）2．能运用图象、公式描述简谐运动。
3．通过两个相同摆长的单摆振动情况的比较，了解初相和相位差概念。
1．教材中值得重视的题目：P11.T1、P11.T42．教材中的重要思想方法：数理思想11.3 简谐运动的回复力和能量1．理解回复力的概念, 理解简谐运动回复力的特点。
2．了解简谐运动中能量的转化。
(不要求分析竖直放置的弹簧振子振动过程中能量的转化)。
高中物理选修3-4知识点机械振动与机械波解析一、机械振动1. 振动的定义振动是指物体在固定点附近周期性地往返运动。
2. 振动的基本概念•振幅：振动过程中物体偏离平衡位置的最大位移。
•周期：振动重复一次往返运动所需的时间。
•频率：振动每秒重复往返运动的次数。
•谐振：振动系统受到周期性外力作用下产生的强振动现象。
3. 单摆的振动单摆是一种简单的机械振动系统，由质点和一条轻质不可伸缩的细线组成。
单摆的振动方式是周期性的简谐振动，其周期与摆长有关。
4. 弹簧振子的振动弹簧振子是一种弹性体与质点共同构成的机械振动系统。
弹簧振子的振动方式是周期性的简谐振动，其周期与系统的弹性系数和质量有关。
5. 串联振动与并联振动串联振动是由两个或多个机械振子相互连接而成的振动系统，其中一个振子的振动会影响到其他振子的振动。
并联振动是由两个或多个机械振子分别接受共同外力作用而产生振动现象。
二、机械波1. 波的定义波是指由物质在空间中传递的能量。
2. 波的分类•横波：波动方向与波传播方向垂直的波；例：光波。
•纵波：波动方向与波传播方向平行的波；例：声波。
•表面波：沿两种介质之间的分界面传播的波；例：水波。
3. 波的基本特征•振幅：在波动中物质偏移其平衡位置的最大距离。
•波长：波动中连续两个相位相同的点之间的距离。
•周期：波动发生一个完整的循环所需的时间。
•频率：波动单位时间内所发生的循环次数。
4. 声波的特点与传播声波是一种纵波，具有频率、波长、速度、衰减等特征。
声波在空气、水、固体等不同介质中传播，传播速度与密度、弹性模量、温度等有关。
5. 光波的特点与传播光波是一种横波，具有频率、波长、速度、衍射、干涉等特征。
光波在空气、水、玻璃等不同介质中传播，传播速度与介质的折射率、密度等有关。
三、机械波与电磁波1. 机械波与电磁波的区别机械波是由物斜质点在介质中传递的能量，需要介质来支持它们的传播。
电磁波则是由交变的电场和磁场构成的能量传播，可以在无介质或介质中自由传播。
（1）振幅：振动物体离开平衡位置的最大距离叫做振动的振幅。
①振幅是标量。
②振幅是反映振动强弱的物理量。
（2）周期和频率：①振动物体完成一次全振动所用的时间叫做振动的周期。
②单位时间内完成全振动的次数叫做全振动的频率。
它们的关系是T=1/f 。
在一个周期内振动物体通过的路程为振幅的4倍；在半个周期内振动物体通过的路程为振幅2倍；在1/4个周期内物体通过的路程不一定等于振幅 3）简谐运动的表达式：)sin(ϕω+=t A x 4）简谐运动的图像：振动图像表示了振动物体的位移随时间变化的规律。
反映了振动质点在所有时刻的位移。
从图像中可得到的信息： ①某时刻的位置、振幅、周期②速度：方向→顺时而去；大小比较→看位移大小 ③加速度：方向→与位移方向相反；大小→与位移成正比 3、简谐运动的能量转化过程：1）简谐运动的能量：简谐运动的能量就是振动系统的总机械能。
①振动系统的机械能与振幅有关，振幅越大，则系统机械能越大。
②阻尼振动的振幅越来越小。
2）简谐运动过程中能量的转化：系统的动能和势能相互转化，转化过程中机械能的总量保持不变。
在平衡位置处，动能最大势能最小，在最大位移处，势能最大，动能为零。
（二）简谐运动的一个典型例子→单摆： 1、单摆振动的回复力：摆球重力的切向分力。
①简谐振动物体的周期和频率是由振动系统本身的条件决定的。
②单摆周期公式中的L是指摆动圆弧的圆心到摆球重心的距离，一般也叫等效摆长。
4、利用单摆测重力加速度：（三）受迫振动：1、受迫振动的含义：物体在外界驱动力的作用下的运动叫做受迫振动。
2、受迫振动的规律：物体做受迫振动的频率等于策动力的频率，而跟物体固有频率无关。
1）受迫振动的频率：物体做稳定的受迫振动时振动频率等于驱动力的频率，与物体的固有频率无关。
2）受迫振动的振幅：与振动物体的固有频率和驱动力频率差有关3、共振：当策动力的频率跟物体固有频率相等时，受迫振动的振幅最大，这种现象叫共振。
机械振动机械波课时安排：2课时教学目标：1．知道简谐运动的概念，掌握简谐运动的公式和图象2．知道机械波的产生与分类，理解横波的图象的物理意义3．能够横波的图象、波速、波长、频率（周期）的关系解决有关问题本讲重点：简谐运动的公式和图象、横波的图象本讲难点：1．简谐运动的公式和图象2．横波的图象考点点拨：1．简谐运动的公式和图象2．受迫振动共振3．波的图象及应用4．波的干涉、衍射、多普勒效应第一课时一、考点扫描（一）知识整合1．简谐运动（1）物体在跟偏离平衡位置的并且的回复力作用下的振动，叫做简谐运动。
（2）简谐运动的三个特征：受力特征，运动特征，能量特征。
（3）简述弹簧振子在一次全振动中位移、速度、加速度、回复力、动能、势能的变化规律。
（4）简谐运动的频率（或周期）由决定，与振幅，因此又称为振动系统的固有频率（或固有周期）。
（5）简谐运动的图象①振动图象表示的是，是一条正弦（或余弦）曲线，如②由振动图象可以确定，质点的振动、某时刻质点的位移、振动方向和加速度的方向，如t1时刻质点P的运动方向沿。
2．单摆（1）单摆的振动是简谐运动的条件。
（2）单摆做简谐运动的周期公式：。
单摆做简谐运动的周期（或频率）跟、无关，摆长L指 _______________的距离，g为单摆所在处的重力加速度。
（3）秒摆的周期为 s，根据单摆周期公式，可算得秒摆的摆长约为 m。
3．机械波（1）机械波的产生条件：①_________② ____________（2）机械波的分类机械波可分为_________和_________两种。
前者质点振动方向和波的传播方向_______，后者质点振动方向和波的传播方向___________。
（3）机械波的传播①在同一种均匀介质中机械波的传播是匀速的。
波速、波长和频率之间满足公式：_________。
②介质质点的运动是在各自的平衡位置附近的__________，是变加速运动，介质质点并不随波__________。
