高中物理简谐运动描述教案

简谐运动

一、本周内容：

1、简谐运动

2、振幅、周期和频率

二、本周重点：

1、简谐运动过程中的位移、回复力、加速度和速度的变化规律

2、简谐运动中回复力的特点

3、简谐运动的振幅、周期和频率的概念

4、关于振幅、周期和频率的实际应用

二、知识点要点：

1、机械振动

（1）定义：物体在平衡位置附近所做的往复运动，叫做机械振动，简称振动。

（2）产生振动的条件：

①物体受到的阻力足够小

②物体受到的回复力的作用

手施力使水平弹簧振子偏离平衡位置，感到振子受到一指向平衡位置的力，它总要使振子返回平衡位置，所以叫做回复力。回复力是根据力的作用效果命名的。回复力可以是弹力，也可以是其他的力，或几个力的合力，或某个力的分力。

（3）机械振动是一种普遍的运动形式，大至地壳振动，小至分子、原子的振动。

2、简谐运动

（1）定义：物体在跟位移的大小成正比，并且总指向平衡位置的回复力作用下的运动，叫简谐运动

（2）条件：物体做简谐运动的条件是F=-kx，即物体受到的回复力F跟位移大小成正比，方向跟位移方向相反。

（3）对F=-kx的理解：对一般的简谐运动，k是一个比例常数，不同的简谐运动，K值不同，k是由振动系统本身结构决定的物理量，在弹簧振子中，k是弹簧的劲度系数。

3、简谐运动的特点

（1）回复力：物体在往复运动期间，回复力的大小和方向均做周期性的变化，物体处在最大位移处时的回复力最大，物体处于平衡位置时的回复力最小（为零），物体经过平衡位置时，回复力的方向发生改变。

（2）加速度：由力与加速度的瞬时对应关系可知，回复力产生的加速度也是周期性变化的，且与回复力的变化步调相同。

（3）位移：物体做简谐运动时，它的位移（大小和方向）也是周期性变化的，为研究问题方便，选取平衡位置位移的起点，物体经平衡位置时位移的方向改变。

简谐运动的描述

题组一 描述简谐运动的物理量

1．一质点做简谐运动，振幅是4 cm、频率是2.5 Hz，某时刻该质点从平衡位置起向正方向运动，经2.5 s质点的位移和路程分别是( )

A．4 cm,24 cm B．－4 cm,100 cm C．零，100 cm D．4 cm,100 cm

2．质点沿直线以O点为平衡位置做简谐运动，A、B两点分别为正向最大位移处与负向最大位移处的点，A、B相距10 cm，质点从A到B的时间为0.1 s，从质点经过O点时开始计时，经0.5 s，则下述说法正确的是( )

A．振幅为5 cm B．振幅为10 cm C．质点通过的路程为50 cm D．质点位移为50 cm

3．一个在水平方向做简谐运动的物体，它的振幅是4 cm，频率是2.5 Hz.从物体经过平衡位置时开始计时，再经过21 s，此时它相对平衡位置的位移大小为( )

A．0 B．4 cm C．840 cm D．210 cm

4.如图1所示，小球m连着轻质弹簧，放在光滑水平面上，弹簧的另一端固定在墙上，O点为它的平衡位置，把m拉到A点，OA＝1 cm，轻轻释放，经0.2 s运动到O点，如果把m拉到A′点，使OA′＝2 cm，弹簧仍在弹性限度范围内，则释放后运动到O点所需要的时间为( )

A．0.2 s B．0.4 s

C．0.3 s D．0.1 s

题组二 简谐运动的周期性和对称性

5．如图2所示，振子以O点为平衡位置在A、B间做简谐运动，从振子第一次到达P点时开始计时，则( )

A．振子第二次到达P点的时间间隔为一个周期 B．振子第三次到达P点的时间间隔为一个周期

C．振子第四次到达P点的时间间隔为一个周期 D．振子从A点到B点或从B点到A点的时间间隔为一个周期

6．一水平弹簧振子做简谐运动，周期为T，则( )

A．若t时刻和(t＋Δt)时刻振子运动位移的大小相等、方向相同，则Δt一定等于T的整数倍

高中物理简谐运动的描述教案

2018-11-25

学习目标：

1．知道简谐运动的振幅、周期和频率的含义。

2．理解周期和频率的关系。

3．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。

学习重点：振幅、周期和频率的物理意义。

学习难点：理解振动物体的固有周期和固有频率与振幅无关。

1.知识链接：上节课讲了简谐运动的现象和受力情况。我们知道振子在回复力 作用下，总以某一位置为中心做往复运动。现在我们观察弹簧振子的运动。将振子拉到平衡位置O的右侧，放手后，振子在O点的两侧做往复运动。振子的运动是否具有周期性？

在圆周运动中，物体的运动由于具有周期性，为了研究其运动规律，我们引入了角速度、周期、转速等物理量。为了描述简谐运动，也需要引入新的物理量，即振幅、周期和频率。

（A级）2．新课学习

实验演示：观察弹簧振子的.运动，可知振子总在一定范围内运动。说明振子离开平衡位置的距离在一定的数值范围内，这就是我们要学的第一个概念――振幅。

振幅：

振幅定义：_________________________________________

振幅物理意义：表示_________的物理量。

振幅和位移的区别？

①振幅是指振动物体离开平衡位置的_______；而位移是振动物体所在位置与_______之间的距离。

②对于一个给定的振动，振子的位移是时刻_______但振幅是不变的。

③位移是矢量，振幅是_______。 ④_______等于最大位移的数值。

周期 频率

周期定义：________________________________________

频率定义：_________________________________________

周期（频率）物理意义：_____________________________________

高中物理---运动的描述教案

一 质点 参考系和坐标系

（一） 物体和质点(subject and mass point)

1 质点:不考虑物体的大小和形状,把物体简化为一个有质量的点

2 质点是一种科学的抽象,是一种理想化的模型

(理想化模型:指抓住问题主要因素,忽略次要因素,对实际问题近似的一种思想)

活动与交流

1.研究火车的各种运动情况时,哪些情况下需要考虑火车的长度?哪些情况不需要?

2.研究地球自转和地球绕太阳公转时,是否可以忽略地球的大小?

讨论交流

1.同一物体有时看做质点,有时又不能看做质点,要具体问题具体分析.如研究火车从北京到上海时,可把火车看做质点,不考虑火车的长度,而研究火车通过某一座桥时,这时就不能把火车看做质点

2.质点是用来代替物体的具有质量的点,任何转动的物体,在研究自转时,都不可简化为质点.所以在研究地球自转时,不可以忽略地球的大小,地球不能当做质点来处理.

质点不一定是很小的物体,很大的物体也可简化为质点,但在研究地球绕太阳公转运动时,由于地球的直径比地球和太阳之间的距离小得多,地球上各点相对于太阳的运动可以看做是相同的,即地球的大小可忽略不计,在这种情况下,地球当做质点来处理

3 物体看成质点条件

a)当物体上各部分运动情况都相同时,物体上任何一点的运动情况都能反映物体的运动,物体可看成质点

b)物体的大小、形状对所研究的问题可以忽略不计的情况下可看成质点

c)同一个物体在不同的问题中,有时可以当做质点,有时不能当做质的质点

实例分析

在下列运动中,研究对象可当做质点的有

A 远洋航行的巨轮

B 研究飞行中直升飞机上的螺旋浆的转动情况

C 绕地球运动的人造卫星

D 转动中的砂轮

E 从斜面上滑下的物体

F 火车从车站开出通过站口的时间

G 只有体积很小或质量很小的物体

（二） 参考系 (reference frame)