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《简谐运动的描述》教案

【教学目标】

物理观念

1.知道振幅、周期和频率的概念，知道全振动的含义。

2.了解初相和相位差的概念，理解相位的物理意义。

3.了解简谐运动位移方程中各量的物理意义，能依据振动方程描绘振动图象。

科学思维

1.在学习振幅、周期和频率的过程中，培养学生的观察能力和解决实际问题的能力。

2.学会从相位的角度分析和比较两个简谐运动。

科学态度和责任

1.每种运动都要选取能反映其本身特点的物理量来描述，使学生知道不同性质的运动包含各自不同的特殊矛盾。

2.通过对两个简谐运动的超前和滞后的比较，学会用相对的方法来分析问题。

【教学重难点】

重点

简谐运动的振幅、周期和频率的概念；相位的物理意义。

难点

1.振幅和位移的联系和区别、周期和频率的联系和区别。

2.对全振动概念的理解，对振动的快慢和振动物体运动的快慢的理解。

3.相位的物理意义。

以上的定位符合新版《课标》

【教学方法】

分析类比法、讲解法、实验探索法、多媒体教学。

【教学用具】

CAI课件、劲度系数不同的弹簧、质量不同的小球、秒表、铁架台、音叉、橡皮槌；两个相同的单摆、投影片。

【教学过程】

（一）引入新课

教师：描述匀速直线运动的物理量有位移、时间和速度；描述匀变速直线运动的物理量有时间、速度和加速度；描述匀速圆周运动的物体时，引入了周期、频率、角速度等能反映其本身特点的物理量。

上节课我们学习了简谐运动，简谐运动也是一种往复性的运动，所以研究简谐运动时我们也有必要像匀速圆周运动一样引入周期、频率等能反映其本身特点的物理量。本节课我们就来学习描述简谐运动的几个物理量。

（二）进行新课

一.描述简谐运动的物理量

1.振幅

如果我们要乘车，我想大家都愿意坐小汽车，而不坐拖拉机，因为拖拉机比小汽车颠簸得厉害。

演示：在铁架台上悬挂一竖直方向的弹簧振子，分别把振子从平衡位置向下拉不同的距离，让振子振动。两根弹簧对比演示，让学生指出哪根振动更剧烈。

现象：①两种情况下，弹簧振子振动的范围大小不同；②振子振动的强弱不同。

在物理学中，我们用振幅来描述物体的振动强弱。也可以有别的方式表示，让学生提。

（1）物理意义：振幅是描述振动强弱的物理量。

将音叉的下部与讲桌接触，用橡皮槌敲打音叉，一次轻敲，一次重敲，听它发出的声音的强弱，比较后，加深对振幅的理解。

（2）定义：振动物体离开平衡位置的最大距离，叫做振动的振幅。

（3）单位：在国际单位制中，振幅的单位是米（m）。

（4）振幅和位移的区别:①振幅是指振动物体离开平衡位置的最大距离；而位移是振动物体所在位置与平衡位置之间的距离。②对于一个给定的振动，振子的位移是时刻变化的，但振幅是不变的。③位移是矢量，振幅是标量。④振幅等于最大位移的数值。

O

O

A

A′

2.周期和频率

（1）全振动（用多媒体展示一次全振动的四个阶段）

从O点开始，一次全振动的完整过程为：O→A→O→A′→O。从A点开始，一次全振动的完整过程为：A→O→A′→O→A。从A＇点开始，一次全振动的完整过程为：A′→O→A→O→A′。

在判断是否为一次全振动时不仅要看是否回到了原位置，而且到达该位置的振动状态（速度）也必须相同，才能说完成了一次全振动。只有物体振动状态再次恢复到与起始时刻完全相同时，物体才完成一次全振动。

振动物体以相同的速度相继通过同一位置所经历的过程，也就是连续的两次位置和振动状态都相同时所经历的过程，叫做一次全振动。

一次全振动是简谐运动的最小运动单元，振子的运动过程就是这一单元运动的不断重复。

演示：在两个劲度系数不同的弹簧下挂两个质量相同的小球，让这两个弹簧振子以相同的振幅振动，观察到振子振动的快慢不同。提问学生，是否速度越快，简谐运动完成次数越多？（实验验证）

让学生简述结论，并分析原因。

为了描述简谐运动的快慢，引入了周期和频率。

(1)周期：做简谐运动的物体完成一次全振动所需的时间，叫做振动的周期，单位：s。

(2)频率：单位时间内完成的全振动的次数，叫频率，单位：Hz，1Hz=1s－1。

(3)周期和频率之间的关系：T=EQ\F(1,f)

(4)研究弹簧振子的周期

问题：猜想弹簧振子的振动周期可能由哪些因素决定?

演示：两个不同的弹簧振子（弹簧不同，振子小球质量也不同），学生观察到：两个弹簧振子的振动不同步，说明它们的周期不相等。

猜想：影响弹簧振子周期的因素可能有：振幅、振子的质量、弹簧的劲度系数。

注意事项：a.介绍秒表的正确读数及使用方法。b.应选择振子经过平衡位置的时刻作为开始计时的时刻。c.振动周期的求解方法：T=EQ\F(t,n)，t表示发生n次全振动所用的总时间。d.给学生发秒表，全班同学同时测讲台上演示的弹簧振子的振动周期。

实验验证：弹簧一端固定，另一端系着小球，让小球在竖直方向上