《§1.1简谐运动》公开课教学设计讲解

《§1.1简谐运动》公开课教学设计

授课教师：杨清泉 授课班级：平山中学k二3 授课时间：2010-4-8星期四 授课地点：物理实验室

（一）【教学目标】

知识与技能：

1.通过观察与分析，了解什么是机械振动。 2.掌握简谐运动回复力的特征。

3.掌握在一次全振动过程中回复力、加速度、速度随偏离平衡位置的位移变化的定性规律 过程和方法：

1、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．

2、指导学生建立物理模型的科学方法，培养学生从实际问题中抽象出物理模型的能力。 情感、态度与价值观：

1、渗透物理学方法的教育，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。

2、把物理知识延伸到生活的应用中去，让学生亲自体会到物理的实用性，激发他们学习物理的热情。

（二）【教学重点】

1．掌握简谐运动的回复力特征．2．简谐运动的相关运动物理量的变化规律

（三）【教学难点】

1．偏离平衡位置的位移与运动学中的位移概念容易混淆． 2．在一次全振动中速度的变化．

（四）【教学方法】

多媒体辅助教学、实验法（相关视频）、启发式的讲授课、讨论总结法、

（五）【教学教具】

多媒体课件、气垫弹簧振子、乒乓球、橡皮筋、铁架台、

（六）【新课过程】 一、导入新课

由一颗乒乓球说起物体运动状态：

a：匀速直线运动；b：由静止释放——自由落体；c：水平抛出——平抛 d：线拉住在水平面内转动——匀速圆周运动

提问：若将系在铁架台上的乒乓球向下拉——运动特点？ 二、新课教学 （一）机械振动

1.定义：物体在平衡位置附近做往复运动，简称振动。（P3）

2.特点：a：有一平衡位置（即做机械振动的物体静止时所处的位置）b：往复运动（平

衡位置附近）

1）：学生举例：………… 2）：教师举例演示：[演示实验]

图1（a）一端固定的钢板尺 图1（b）单摆

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图1（c）（d）弹簧振子 图1（e）穿在橡皮绳上的塑料球

提问：让乒乓球从距桌面某一高度自由下落，在桌面上反复跳动数次，：乒乓球在桌面上的运动是不是机械振动？（不是，只是在跳动）

3）：视频播放：体会物理在现实生活中的应用，及其利弊。 3.条件：

1）回复力：总是指向平衡位置。（根据力的效果命名） 2）阻力足够小 （二）简谐运动

1．弹簧振子（理想化的物理实验模型如图2）

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。

1）弹簧振子为什么会振动？

当把振子从它静止的位置O拉开一小段距离到B再放开后，它为什么会在B—O—C之间振动呢？请同学们运用已学过的力学知识认真分析、思考。 到平衡位置时：惯性；在其它位置：有力的作用。

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归纳：

分析振子受力及从B→O→C→O→C的运动情况，突出弹力方向及在O点振子由于惯性继续运动。

由上述分析可知，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.

在O点，回复力是零，叫振动的平衡位置。 2）平衡位置：O点（回复力是零） 3）回复力：由弹簧的弹力提供

4）简谐振动的特征（理想化的运动） a、讲授：

弹簧振子在振动过程中，回复力的大小和方向与振子偏离平衡位置的位移有直接关系。在研究机械振动时，我们把偏离平衡位置的位移简称为位移（见图3）。 b、讨论（偏离平衡位置的位移）： 振子从B运动到O时，位移大小为|OB|，方向向右 振子从C`运动到O时，位移大小为|OC|，方向向左 振子运动到O时，位移为零 c、提问：

弹簧振子振动时，回复力与位移是什么关系？ d、归纳判断是否做简谐运动的依据(P4)

根据胡克定律，弹簧振子的回复力大小与位移成正比，与位移方向相反。

表达式：F= -KX 回复力具有这种特征的振动叫简谐运动 讲授

式中F为回复力；x为偏离平衡位置的位移；k是常数，对于弹簧振子，k是劲度系数，负号表示回复力与位移的方向总相反。 弹簧振子的振动只是简谐运动的一种。

从运动学角度：设物体的质量为m，根据牛顿第二定律，它的加速度a＝F/m=-kx/m,式中，k和m都是正数，且为定值。弹簧振子的加速度的大小与位移大小成正比，方向与位移方向相反。

我们也把这种具有“加速度的大小与位移大小成正比，加速度的方向与位移方向相反”特征的运动，称为简谐运动。

5)探究在一次全振动中，相关物理量的变化规律。(结合播放Flash)

当振子从O→C→O→B→O时，就完成了一次全振动，以后振子会重复上述过程。 分组：第一组：探究位移变化规律； 第二组：探究弹力变化规律；

第三组：探究加速度变化规律；第四组：探究速度变化规律。

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讨论与交流:(引导同学注意：观察简谐运动过程中的位移s、速度v、加速度a、受力F，见书本P5讨论与交流表格,提示学生改下符号）（小黑板） 设由平衡位置O点指向C点为正方向。（填写增加、减少，向右（正）、向左（负））

位移x 弹力F 加速度a 速度v O——C C——O O——B B——O [提出问题思考]

位移、回复力、加速度、速度什么位置时最大、最小？ 位移、回复力、加速度、速度什么位置时方向发生变化？ （学生课后作业自己总结，下节课再复习） 总结：（a）简谐运动是变加速运动。

（b）两端点加速度最大时，速度等于零；平衡位置时速度最大，加速度等于零。 （c）在同一个位置时弹簧振子的位移、回复力、加速度相等。

（d）位移、回复力、加速度在平衡位置方向发生改变，速度在两端点方向发生改变。 （e）动能和势能的相互转化 三、习题巩固 课后习题Ｐ6 5 四、小结

1． 机械振动是一种很普遍的运动形式,振动的特征是在平衡位置两侧往复运动。

2． 建立了理想化的物理模型——弹簧振子

3． 简谐运动：物体所受回复力的大小在跟偏离平衡位置的位移大小成正比，并且总指向平衡

位置的振动。

4． 判断一个振动是否是简谐运动的依据是：F=-kx或a=-kx/m 5． 简谐运动是一种变加速运动。 五、布置作业：

1）. 课后习题Ｐ6 4 6 BO C 2）.完成表格：

1.弹簧振子运动过程中各物理量的变化情况分析

结合右图分析振子在一次全振动中回复力Ｆ、 偏离平衡位置的位移x、加速度a、速度Ｖ 的大小变化情况及方向。

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简谐运动力和运动状态的分析 物理量 振子位置 变化规律 C-0 0 0- B B B-0 0 0-C C 位移（X） 大小 方向 大小 方向 回复力（F） 填：（斥力、引力） 加速度（a） 大小 方向 大小 方向 速度（V） 势能（Ep） 动能（Ek） (符号约定：增大 减小 最大 零0 向左 向右 ) 六、板书：

一、机械振动：物体（或物体的一部分）在某一中心位置两侧所做的往复运动，叫做机械振动，简称振动。 二、弹簧振子的振动

1、弹簧振子：是一种理想模型 2、回复力：是产生振动的条件

总能使物体回到中心位置的力，叫做回复力。方向总是指向平衡位置。 3、平衡位置

回复力为零的位置。即做机械振动的物体静止时所处的位置 4、简谐运动的特征 动力学角度：F=-kx 运动学角度：a＝F/m=-kx/m

5、在一次简谐运动全振动中，相关物理量的变化规律见表1－1

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