高中物理新教材同步备课（人教版选择性必修第一册)2.2 简谐运动描述的（教学设计）.pdfVIP

第二章机械振动

第2节简谐运动的描述

本节课程主要学习振幅、周期、频率、相位以及质点的振动方程，通过让学生观看视频、动态

图结合教师引导可以更好的理解以上概念的物理意义，通过深入讨论振幅与位移和路程的关系，通

过观察小球的振动规律可以探究弹簧振子的周期可能由哪些因素决定，能够促进学生对本节课有更

深入的理解。

【物理观念】知道简谐运动中的几个基本参数的概念及物理意义。

【科学思维】通过引导学生对周期、振幅、频率、相位等相关概念的认识与理解的过程，引导学生

找到各物理量之间的关系，提升学生的辩证思维与科学推导物理问题的能力。

【科学探究】通过对弹簧振子周期测定，提高学生的动手能力及解决实际问题的能力。

【科学态度与责任】：培养学生的实际动手能力，养成善于观察、辩证，能够理论结合实际从而解

决物理问题的学习态度。

【教学重点】简谐运动的振幅、周期和频率的概念；相位的物理意义。

【教学难点】振幅和位移的联系和区别、周期和频率的联系和区别；对全振动概念的理解。

一、【引入新课】

想一想：

有些物体的振动可以近似为简谐运动，做简谐运动的物体在一个位置附近不断地重复同样的运动。

如何描述简谐运动的这种独特性呢？

观看小球做简谐运动的动态图体会简谐运动的规律。

我们已经知道，做简谐运动的物体的位移x与运动时间t之间满足正弦函数关系，因此，位移x的

一般函数表达式可写为x＝Asin（ωt＋φ）下面我们根据上述表达式，结合图所示情景，分析简谐

运动的特点

请同学们说一下生活中常见的一些简谐振动，并说明这些简谐振动有什么不同？

二、【进行新课】

探究点一、振幅

描述简谐运动的物理量——振幅

定义：振动物体离开平衡位置的最大距离，叫做振动的振幅，单位是m。

意义：振幅是描述振动强弱的物理量，常用字母A表示。

位移：表示振动质点某时刻离开平衡位置的大小与方向。

振子振动范围的大小，就是振幅的两倍2A。

静止位置：即平衡位置

如图，在竖直弹簧振子的简谐运动中

O点为平衡位置，小球运动的最高点和最低点分别是M点和M’点

其振幅为：AXOM

区分振幅和位移

对于一个给定的振动：

①振子的位移是偏离平衡位置的距离，故时刻在变化；但振幅是不变的。

②位移是矢量，振幅是标量，它等于最大位移的数值。

探究点二、周期和频率

描述简谐运动的物理量——周期和频率

周期T：做简谐运动的物体完成一次全振动所需的时间，单位：s。

经过一个周期，振动物体的振动状态完全恢复

一次全振动：振动物体从某一初始状态开始，再次回到初始状态（即位移、速度均与初态完全相同）

所经历的过程。

频率f：单位时间内完成的全振动的次数，单位：Hz。

周期T:

定义：做简谐运动的物体完成一次全振动所需的时间。

物理意义：描述振动快慢的物理量。

单位：国际单位秒（s）。

经过一个周期，振动物体的振动状态完全恢复

简谐运动的振幅

频率f:

定义：单位时间内完成全振动的次数，单位：Hz。

物理意义：描述振动快慢的物理量。

11

1Hz11S

S

周期和频率之间的关系：

1

f

T

周期越小，频率越大，运动越快。

一次全振动：振动物体从某一初始状态开始，再次回到初始状态（即位移、速度均与初态完全相同）

所经历的过程。

简谐运动的周期公式：

m

T2

k

简谐运动的周期和频率由振动系统本身的因素决定，与振幅无关。

做一做:测量小球振动的周期

如图弹簧上端固定，下端悬挂钢球。把钢球从平衡位置向下拉一段距离A，放手让其运动，A就是

振动的振幅。用停表测出钢球完成n个全振动所用的时间t，nt就是振动的周期。n的值取大一些

可以减小测量误差。再把振幅减小为原来的一半，用同样的方法测量振动的周期。

测量小球振动的周期

影响简谐运动周期大小的因素

(1)弹簧振子：弹簧振子是指小球和弹簧所组成的系统，是一种理想化模型。

(2)振子模型：常见的有水平弹簧振子和竖直弹簧振子。如图所示，图中球与杆之间的摩擦力及空气

阻力可以忽略，且弹簧的质量与小球的质量相比可以忽略。

弹簧振子的周期由振动系统本身的质量和劲度系数决定，而与振幅无关，所以常把周期和频率叫做

固有周期和固有频率。

探究点三、相位

描述简谐运动的物理量——相位

描述周期性运动的物体在各个时刻所处状态的物理量。

以x代表质点对于平衡