高中物理人教版选修3-4第十一单元第1课《简谐运动》优质课公开课教案教师资格证面试试讲教案

2．标矢性 振动位移是矢量，若规定振动质点在平衡位置右侧时位移 为正，则它在平衡位置左侧时位移就为负。 3．区别机械运动中的位移 机械运动中的位移是从初位置到末位置的有向线段；在简 谐运动中，振动质点在任意时刻的位移总是相对于平衡位置而 言的，都是从平衡位置开始指向振子所在位置。
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：从图象上可直接看出不同时刻振动质点的 ___位__移____大小和方向。
重点难点突破
(北京市东城东2013～2014学年高二下学期期末)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。
考点题型设计
对弹簧振子与简谐运动的理解
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

高二物理选修3-4教案11、1简谐运动一、三维目标知识与技能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、概括能力情感态度与价值观让学生体验科学的神奇，实验的乐趣二、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三、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四、教学过程引入：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？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。

（2）弹簧振子为什么会振动？物体做机械振动时，一定受到指向中心位置的力，这个力的作用总能使物体回到中心位置，这个力叫回复力，回复力是根据力的效果命名的，对于弹簧振子，它是弹力。

2．简谐运动的位移：以平衡位置为坐标原点，以振动所在 的直线为坐标轴，规定正方向，则某时刻振子偏离平衡位置的 位移可用该时刻振子所在位置的坐标来表示。
3．简谐运动的速度：速度是描述振子在平衡位置附近振动 快慢的物理量，振子在平衡位置处速度最大，在最大位移处速 度为零。
4．简谐运动的加速度：弹簧振子的加速度与振子的位置有 关。对同一个弹簧振子，离平衡位置越远，振子的加速度越 大。
答案：D
简谐运动的位移、速度、加速度变化规律 在下图所示的弹簧振子模型中，假设 A、A′为小球振动的 最远处，规定向右的方向为正，则小球的位移、速度的变化规律 如下表
要点二 简谐运动的图象
1. 形状：正(余)弦曲线 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 图中 a 点，下一时刻离平衡位置更远，故 a 此刻向上振动。
(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。
A．若位移为负值，则速度一定为正值，加速度也一定为正 值
B．振子通过平衡位置时，速度为零，加速度最大 C．振子每次通过平衡位置时，加速度相同，速度也一定相 同 D．振子每次通过同一位置时，其速度不一定相同，但加速 度一定相同

11.3 简谐运动的回复力和能量三维教学目标1、知识与技能（1）掌握简谐运动的定义，了解简谐运动的运动特征；（2）掌握简谐运动的动力学公式，了解简谐运动的能量变化规律；（3）准确判断物体是否做简谐运动。

2、过程与方法：引导学生通过实验观察，概括简谐运动的运动特征和简谐运动的能量变化规律，培养归纳总结能力。

3、情感、态度与价值观：结合旧知识进行分析，推理而掌握新知识，以培养其观察和逻辑思维能力。

教学重点：是简谐运动的定义、动力学公式、能量变化规律。

教学难点：难点是简谐运动的动力学分析和能量分析。

教学教具：弹簧振子，挂图。

教学过程：第三节简谐运动的回复力和能量（一）引入新课提问1：什么是机械振动？（物体在平衡位置附近做往复运动叫机械振动）提问2：振子做什么运动？（是一种最简单、最基本的机械振动，叫做简谐运动）提问3：过去我们研究自由落体等匀变速直线运动是从哪几个角度进行研究的？今天，我们仍要从运动学（位移、速度、加速度）研究简谐运动的运动性质；从动力学（力和运动的关系）研究简谐运动的特征，再研究能量变化的情况。

（二）新课教学1、演示：竖直方向的弹簧振子。

提问1：大家应明确观察什么？（物体）提问2：上述四个物理量中，哪个比较容易观察？提问3：做简谐运动的物体受的是恒力还是变力？力的大小、方向如何变？小结：简谐运动的受力特点：回复力的大小与位移成正比，回复力的方向指向平衡位置。

提问4：简谐运动是不是匀变速运动？小结：简谐运动是变速运动，但不是匀变速运动。

加速度最大时，速度等于零；速度最大时，加速度等于零。

提问4：从简谐运动的运动特点，我们来看它在运动过程中能量如何变化？让我们再来观察。

提问5：振动前为什么必须将振子先拉离平衡位置？（外力对系统做功）提问6：在A点，振子的动能多大？系统有势能吗？提问7：在O点，振子的动能多大？系统有势能吗？提问8：在D点，振子的动能多大？系统有势能吗？提问9：在B，C点，振子有动能吗？系统有势能吗？小结：简谐运动过程是一个动能和势能的相互转化过程。