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。 回复力可以是弹力，或其它的力，或几个力的合力，或某个力的分力，在O点，回复力是零，叫振动的平衡位置。 （3）简谐运动的特征
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。 3、简谐运动的位移图象——振动图象
简谐运动的振动图象是一条什么形状的图线呢简谐运动的位移指的是什么位移（相对平衡位置的位移）
演示：当弹簧振子振动时，沿垂置于振动方向匀速拉动纸带，毛笔P就在纸带上画出一条振动曲线
说明：匀速拉动纸带时，纸带移动的距离与时间成正比，纸带
拉动一定的距离对应振子振动一定的时间，因此纸带的运动方向可以代表时间轴的方向，纸带运动的距离就可以代表时间。
介绍这种记录振动方法的实际应用例子：心电图仪、地震仪
理论和实验都证明：（1）简谐运动的振动图象都是正弦或余弦曲线 让学生思考后回答：振动图象在什么情况下是正弦，什么情况下是余弦 引导学生回答：由开始计时的位置决定。 五、板书设计
11、1简谐运动 1、机械振动
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 3、简谐运动的位移图象——振动图象 正弦曲线
六、课后作业 优化方案 七、教学辅助手段
钢板尺、铁架台、单摆、竖直弹簧振子、皮筋球、气垫弹簧振子、微型气源 八、课后反思
本节课主要让学生体会机械振动和简谐运动，从实验中感受简谐运动到底是一个什么样的运动，无论从形式上还是图像上。
11、2 简谐运动的描述 一、三维目标 知识与技能
1、知道简谐运动的振幅、周期和频率的含义 2、理解周期和频率的关系
3、知道振动物体的固有周期和固有频率，并正确理解与振幅无关 过程与方法
通过观察概括出机械振动的特征，培养学生的概括能力 情感态度与价值观
通过学生总结概括，增强学生学习物理的信心和兴趣 二、教学重点
振幅、周期和频率的物理意义 三、教学难点
理解振动物体的固有周期和固有频率与振幅无关 四、教学过程 引入
上节课讲了简谐运动的现象和受力情况。我们知道振子在回复力作用下，总以某一位置为中心做往复运动。现在我们观察弹簧振子的运动。将振子拉到平衡位置O的右侧，放手后，振子在O点的两侧做往复运动。振子的运动是否具有周期性
在圆周运动中，物体的运动由于具有周期性，为了研究其运动规律，我们引入了角速度、周期、转速等物理量。为了描述简谐运动，也需要引入新的物理量，即振幅、周期和频率 进行新课
实验演示：观察弹簧振子的运动，可知振子总在一定范围内运动，说明振子离开平衡位置的距离在一定的数值范围内，这就是我们要学的第一个概念——振幅。
1、振幅A：振动物体离开平衡位置的最大距离。我们要注意，振幅是振动物体离开平衡位置的最大距离，而不是最大位移。这就意味着，振幅是一个数值，指的是最大位移的绝对值。 2、振动的周期和频率
（1）、振动的周期T：做简谐运动的物体完成一次全振动的时间 振动的频率f：单位时间内完成全振动的次数 （2）、周期的单位为秒（s）、频率的单位为赫兹（Hz）
实验演示：下面我们观察两个劲度系数相差较大的弹簧振子，让这两个弹簧振子开始振动，用秒表或者脉搏计时，比较一下这两个振子的周期和频率。演示实验表明，周期越小的弹簧振子，频率就越大
（3）、周期和频率的关系。两者的关系为：T=1/f 或 f=1/T
举例来说，若周期T=，即完成一次全振动需要，那么1s内完成全振动的次数，就是1/=5s-1.也就是说，1s钟振动5次，即频率为5Hz. 3、简谐运动的周期或频率与振幅无关