高二物理选修3-4 简谐运动的力和能量特征.doc

高二物理选修3-4 简谐运动的力和能量特征 【教学目标】 1、知识目标 (1)了解什么是机械振动，知道机械振动是物体机械运动的另一种形式。 (2)知道简谐运动是一种理想化模型，知道什么是简谐运动以及物体在什么样的力作用下做简谐运动，知道判断简谐运动的方法以及研究简谐运动的意义。 (3)理解简谐运动的运动规律，掌握在一次全振动过程中位移、回复力、加速度、速度随偏离平衡位置的位移变化的规律，掌握简谐运动回复力的特征。了解简谐运动的若干实例。 2、能力目标 (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；通过相关物理量变化规律的学习，培养分析、推理能力。 (2)掌握建立物理模型的科学方法。通过对弹簧振子所做简谐运动的分析，得到了有关简谐运动的一般规律性的结论，使学生知道从个别到一般的思维方法。 (3)学会分析简谐运动的实例，提高学生理论联系实际的能力。 3、德育目标 (1)通过物体做简谐运动时的回复力和惯性之间关系的教学，使学生认识到回复力和惯性是矛盾的两个对立面，正是这一对立面能够使物体做简谐运动。 (2)通过对简谐运动的分析，使学生知道各物理量之间的普遍联系，知道各物理量之间有密切的相互依存关系，学会用联系的观点来分析问题。 (3)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。 (4)培养学生实事求是的科学态度。 【教学重点】 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】 (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)物体做简谐运动过程中位移、回复力、加速度、速度等变化规律的分析总结。 【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 【教具准备】 一端固定的钢尺、单摆、音叉、小槌、水平弹簧振子、气垫式水平弹簧振子、竖直弹簧振子、CAI课件 【课时安排】 1课时 【教学过程】 一、导入新课 我们已学习了物体在平衡力作用下的静止或匀速直线运动，在大小和方向都不变的恒力作用下的匀变速直线运动，在大小不变方向变化的变力作用下的匀速圆周运动。那么物体在大小和方向都变化的变力作用下会做什么运动呢？ 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。振动是一种新的运动形式，我们研究问题方法都是由浅入深、由简到繁的，简谐运动是机械振动中最简单的运动形式，所以我们下面先来研究简谐运动。 二、新课教学 1、机械振动 振动是自然界中普遍存在的一种运动形式，上面已列举了振动的若干实例。 (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，运动轨迹是有的是直线，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。在该位置琴弦所受合力一般为零。 (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，或沿振动方向所受合力等于零时所处的位置叫平衡位置。 (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，具有周期性和重复性。 (用多媒体展示振动的几个实例，在多媒体展示过程中强化“平衡位置”和“往复运动”) 2、简谐运动 研究振动也要从最简单、最基本的振动着手。简谐运动就是一种最简单、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：水平弹簧振子小球的振动和气垫弹簧振子中滑块的振动。 观察、分析、讨论： ①小球和滑块的运动都是平动，可以看作质点。 ②弹簧的质量远远小于小球和滑块的质量，可以忽略不计。 ③小球和滑块的质量相同，连接的弹簧也相同。滑块比小球振动的时间长。 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。 说明：在中学阶段只研究在没有阻力的理想条件下弹簧振子的运动。小球或滑块称为振子。弹簧振子是一个理想化的模型，它忽略了一些次要的因素。 (2)振动形成的原因 问题：当把振子从它静止的位置O拉开一小段距离到A再放开后，它为什么会在A－O－A＇之间振动呢？ 分析：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