大學物理競賽輔導-振動與波動課件

大學物理競賽輔導——振動與波動大學物理競賽輔導——振動與波動大學物理競賽輔導——振動與波動天庫x求大學振動與波動主講教師:惠娟利機械振動一、簡諧振動的定義1、定義:物體運動時,如果離開平衡位置的位移(或角位移)隨時間按余弦(或正弦)函數的規(guī)律變化,稱這個物體在作簡諧振動或簡諧運動。2、兩個特例:“彈簧振子”和“單擺彈簧振子單擺一、引言人們通常把遷移定義為“一種學習對另一種學習的影響”。當代著名的學習理論有奧蘇泊爾有意義言語學習論,信息加工心理學的產生式理論和新近發(fā)展起來的認知策略理論。與此相適應的遷移理論有奧蘇泊爾的認知結構遷移理論和J.R.安德森(J.RAnderson)等人提出的產生式遷移理論和新近發(fā)展起來的認知策略理論。每一遷移理論都有許多實驗證據和不同的教學含義?，F(xiàn)代遷移理論中奧蘇泊爾的認知結構同化理論體現(xiàn)了認知心理學在遷移問題上的新貢獻。在他看來,一切新的有意義的學習都是在原有學習的基礎上產生的,不受學習者原有知識結構影響的有意義學習是不存在的。也就是說一切有意義的學習必然包含遷移。這不僅說明了遷移的普遍性,而且指出了遷移的本質;不僅重視了遷移的分析概括過程,而且闡明了遷移發(fā)生的“同化”心理機制;不僅承認知識學習在遷移中的必要性,也肯定了遷移中智力的運用。這個理論對于我們解釋和解決課堂中的學習與遷移問題有很大的幫助。在高中思想政治課教學中,我們也可以充分地利用這一理論來提高學生的學習效率。在具體操作上教師可以根據思想政治課課程標準的要求,有針對性地進行。二、學科內容的遷移1.政治內容之間的遷移。高中思想政治課的知識體系是比較完整的,新舊知識之間有著密切的聯(lián)系。所以教師在講授新知識之前,對已學過的相關知識進行復習,會使學生對新知識的理解和掌握起到積極的促進作用,這樣會更加與新的知識聯(lián)系起來,讓知識系統(tǒng)化,這樣學習新知識就有在一定的背景下學習,使學生更容易進行情境,通過這種方式,可以實現(xiàn)學科內知識之間的遷移。2.相似學科與政治內容之間的遷移。諸如文史地等學科與政治同樣作為社會科學,它們之間的聯(lián)系是十分密切的,尤其哲學內容和其他社會科學內容之間的關系是一般與個別、共性與個性、普遍與特殊的關系。這些內容都是在實踐的基礎上產生,是對實踐經驗的總結。而哲學內容就是對這些具體科學內容經過抽象概括而得出的最一般結論。作為教師,就要充分利用這種密切的關系,使學生通過對已學過的文史地內容來促進對抽象的哲學內容的學習,從而實現(xiàn)內容的遷移。而數理化內容作為自然科學內容,它們與政治內容之間的關系也是十分密切的,對于一些政治內容學習和理解有時也要用到有關的數理化內容。特別是要講解一些復雜、抽象的政治內容的時候,為了使學生夠掌握這些政治內容,你需要借用學生已經學過的、熟悉的數理化內容對學生進行點撥,對學生掌握新的內容是十分有利的。三、能力的遷移在政治課的學習過程中,掌握內容是非常重要的,但是僅僅為掌握內容而學習是不夠的,也是沒有意義的。學習知識的過程,就是使學生在掌握內容的過程中不斷地提高自己的能力。作為內容的傳授者的教師,理所當然地要擔當起責任。不能把自己僅僅看成是“授業(yè)、傳道、解惑”之人。而是在傳授知識的教學過程中,如何使學生實現(xiàn)由知識向能力的遷移。在政治課程標準的序言中也明確地對學生的能力的培養(yǎng)作了規(guī)定。具體地說,高中思想政治課主要培養(yǎng)學生以下能力,即:自學能力,收集、整理和綜合分析資料的能力,文字和口頭表達能力,比較鑒別、判斷是非、正確觀察問題的能力,運用歷史的、全面的、發(fā)展的觀點進行綜合分析問題的能力,創(chuàng)造思維能力,參加社會實踐的能力、抽象思維和辯證思維能力等。在學生能力的培養(yǎng)過程中,教師就要轉變教學觀念,改變傳統(tǒng)的教學方法,防止出現(xiàn)“填鴨式”的“滿堂灌”。而應該發(fā)揮學生的主體作用和教師的主導作用,使學生在學習中不斷提高以下幾種能力。1.閱讀能力。它對學生今后的學習、工作、生活影響是很大的。如何在教學中提高他們這方面的能力呢?現(xiàn)行思想政治課教材,增強了教材的可讀性,教材堅持從基本事實出發(fā),從感性到理性、從具體到抽象,用比較典型的事例或生動形象的故事,引出和說明基本道理和觀點,適應了學生的認識規(guī)律,為學生讀好讀懂提供了前提條件。閱讀是多種心理因素組成的復雜的智力活動。心理學家的實驗表明,人們獲得的信息絕大部分是通過視覺輸入的,而且通過視覺輸入的信息比通過聽覺輸入的信息所能保持的時間要長得多,足見閱讀是一種獲取知識的重要手段。“讀”是在教師指導下根據學習目標通讀課文,并且根據目標的不同要求采取不同方法的讀,以達到對本節(jié)課內容的初步的整體性有重點的了解。2.社會實踐能力。政治課不光是學習理論知識,最重要的是這些理論知識要運用到社會實踐當中去,理論為實踐服務,這才是學習的最終目的。高中政治教學主要培養(yǎng)學生在社會生活中的實踐創(chuàng)新能力,要求學生運用所學的知識去分析具體的社會問題和解決社會問題的能力。思想政治課的教學不能局限于教室里,它是課堂教學與課外教學的有機結合。因此,教師需要組織學生進行豐富多彩的活動,可以走出校門,到工廠,到社區(qū),到機關等。比如,在上“非公有制經濟”時,帶領學生走上街頭走訪一些個體戶,參觀私營服裝廠等。在講“企業(yè)經濟效益”時,組織學生到當地的國有企業(yè)、集體企業(yè)、私營企業(yè)等不同的企業(yè)中去參觀、調查,以培養(yǎng)學生的社會實踐能力。四、道德品質的遷移中學教育階段是進行道德情操、心理品質和行為習慣養(yǎng)成教育的最佳時期,也是對他們樹立科學的人生觀、世界觀和形成正確的政治思想態(tài)度奠定基礎的重要時期。抓緊這一時期的教育,對他們的一生將產生重要的積極的影響。由于年齡、生理等特點,以及思想認識社會閱歷等原因,中學生思想變化大、可塑性強。思想政治課教學,必須始終注意對學生進行良好道德品質的培養(yǎng)。充分發(fā)揮思想政治課德育的主渠道作用,培養(yǎng)學生成為有理想、有道德、有文化、有紀律的新人,是對學生進行思想教育的需要,也是我國社會主義性質的重要體現(xiàn)。首先,備課要摸清學生的思想。這是理論聯(lián)系實際、增強思想政治課的教育性、發(fā)揮其德育功能的前提。教師備課不但要各教材、教法,還要備學生的思想,要深入了解學生的思想,確定思想教育的重點和方法,并根據實際進行有針對性地教學。其次,教師在備課時要充分挖掘教材中思想教育的內容,確定德育目標,并在課堂教學中將它突現(xiàn)出來?？傊?在高中政治教學中,老師要注重理論的運用,能夠使學生在知識、能力、思想等方面得到提高。為他們今后的全面發(fā)展成為四有新人奠定良好的基礎。隨著社會的不斷進步和發(fā)展，大學教育在經歷了數次變革之后，大學生思想活動也受到了極大的影響。由于當今大學生意識形態(tài)和行為方式的多樣性、獨立性和差異性日益凸顯，使得大學生思想政治教育工作面臨著嚴峻挑戰(zhàn)。究其原因，大學生人文素質的培育和養(yǎng)成是影響大學生意識形態(tài)、行為養(yǎng)成良性發(fā)展的重要成因，這點在理工科大學生當中體現(xiàn)得尤為明顯。近年以來，我國理工科大學教育中專業(yè)課教育與人文教育逐步失衡，人文素質教育顯得較為薄弱，致使大學生缺乏理應具備的人文常識、創(chuàng)新精神和社會責任感，影響其專業(yè)課學習和個人的成長。因此，提高理工科大學生的人文素質就顯得十分必要。一、理工科大學生人文素養(yǎng)缺失的成因分析造成目前理工科大學生人文素養(yǎng)缺失的原因是多方面的，概括地說有以下幾個方面：1、社會發(fā)展需求對學生人文素養(yǎng)的影響隨著中國改革開放的不斷推進，經濟建設早已成為國家各項工作的中心。在大學教育中，理工科專業(yè)往往較之文科更能直接創(chuàng)造經濟效益，大多文科專業(yè)則不具備這樣的特點。人文素質教育往往產生隱性的社會效益，無法滿足社會所要求的直接經濟效益，不被重視甚至遭受忽略也在情理之中了。從教育近幾十年的發(fā)展重心來看，由于長期重視科技進步和功能性人才的培養(yǎng)，使得學生培養(yǎng)體制失衡，重科技輕人文[1]。文理分科制在特定歷史時期雖有其存在的合理性，但隨著時代的發(fā)展，加之操作難度系數較大，至使學生知識掌握的廣度不夠，能力培養(yǎng)失衡，多數培養(yǎng)出來的學生只懂技術、缺乏創(chuàng)造力和文化素養(yǎng)。2、中學教育的導向偏頗我國應試教育制度和升學壓力致使重視功利性的技能教育成為學校和家長的共同選擇，無論中小學生都以升學為目標，人文素養(yǎng)教育因其隱性效果為人所忽視。在中學，如果選擇學理科，文史哲等課程就是副科，到高二這類課程基本不學了，而以開卷考試為主要形式的考試手段也無法促使學生掌握必要的人文常識，課余時間被大量的習題占用，加之學生忽視人文素質的提高，閱讀文史哲等課外書籍幾乎無從談起。理工科學生所接受的中學教育中已經出現(xiàn)了人文素養(yǎng)的缺失甚至空白點。3、高校忽視提高學生的人文素養(yǎng)我國高校對學生實施專業(yè)化教育，在這一理念的指導和影響下，學生從入大學起其所學的專業(yè)已被明確劃分，學生在大學四年期間也以學習專業(yè)知識為主。對于理工科大學而言，這意味著過分強調專業(yè)分工、關注專業(yè)技能培訓，忽略甚至放棄了學生的人文素質教育。而理工科專業(yè)的學習往往需要比文科更多的時間和精力，加之學生缺乏強化和提高自身人文素質的意識和動力，大學教育則變成專業(yè)技能培訓，大學所培養(yǎng)出的多為具有一定專業(yè)技能的實用型技術人員。4、理工科院校的自身劣勢我國的許多理工科院校原本都是從綜合性大學中分離出來的專業(yè)性極強的院校，人文社科等學科發(fā)展起步較晚。多年來只有馬列理論或大學語文的課程設置，近幾年來才開始設立文科院系，人文素養(yǎng)較高的教師不多。因此，理工科院校在自身歷史沿革中就遺留了人文素質教育的空白點。此外，高校從領導到學生重外語輕漢語、學生的漢語水平下降的現(xiàn)象十分普遍。多數學校將學生的四級英語考試成績與學位授予相掛鉤，而對學生的漢語水平并沒有任何的硬性要求。許多學生將大量的時間投入到準備英語四六級考試中，漢語及人文素質的提高被忽略。相當一大部分寫出來的文章缺乏文采、文理不通、錯別字連篇的情況時有發(fā)生。5、網絡文化對大學生的負面影響隨著計算機的廣泛普及和辦公自動化的實現(xiàn)，使用電腦寫作已經逐漸替代了手工書寫，許多軟件早已能夠自動識別錯別字。電腦的使用和依賴使大學生的漢語水平退化，提筆忘字、書寫錯別字的情況屢見不鮮。而計算機網絡在大學生的流行也使得一些不規(guī)范的漢字和表達方式被學生所接受，久而久之則會混淆視聽，有損于學生在中小學時打下的漢語語言文字功底。而網絡的普及和巨大作用也往往使大學生對此產生依賴，他們認為自己需要的東西在網絡上都可以找到，不必再費盡心思死記硬背，這對理工科大學生放棄人文課程學習提供了借口。二、提高理工科大學生人文素質的對策大學應培養(yǎng)社會主義建設的合格接班人，為提高理工科大學生的人文素質必須深化改革、營造人文素質教育的良好氛圍。1、營造良好的社會環(huán)境國家應全面推進哲學及社會科學的繁榮發(fā)展，使全社會意識到人文素質教育的重要性和現(xiàn)實意義，使群眾了解到人文素質教育與國民素質的提高、社會進步和經濟建設的密切關系，使全國自上而下地在思想上重視人文素質教育。推進教育體制改革，在中學逐步取消文理分科，或改善現(xiàn)行的教育和考試制度，以啟發(fā)式教育和思維訓練為手段充分發(fā)揮中學人文素質教育應有的作用，為學生打下必要的、堅實的人文素質基礎。2、強化高校人文素質教育對大多數大學生來說大學教育是他們進入社會前最后的系統(tǒng)化教育機會，也是高校對大學生進行人文素養(yǎng)教育關鍵的時期。理工科院校也必須樹立正確的辦學理念，認識到人文素質對學生的成長和發(fā)展的重要性。而人文素養(yǎng)教育尤其需要摒棄簡單的說教和灌輸，形成潛移默化，耳濡目染，感悟科學文化精神，沐浴科學文化傳統(tǒng)的氛圍，促進科學和人文的和諧發(fā)展[2]。逐步完善理工科專業(yè)的課程設置，增設大學語文等人文學科方面的必修課和選修課，使學生在掌握語言學、文學、歷史學、哲學和社會學方面的基本知識，在課程設置上為人文素質教育提供制度保證。并可通過大學語文水平測試等形式促使學生積極學習。在課堂教學環(huán)節(jié)也應摒棄傳統(tǒng)教學方式，以課堂討論、分組辯論及多媒體教學等多樣的形式激發(fā)學生學習興趣，啟發(fā)學生的思維，達到人文素質教育的效果。此外，開展多種形式的校園文化活動，如讀書活動、征文演講比賽、辯論賽等，組織人文沙龍及開展學生社團活動，為大學生營建施展才華、增強人文素質的廣闊舞臺。邀請人文科學造詣較深的知名學者、專家講學，在校園舉辦人文專題講座和學術報告。3、推動理工科高校人文學科建設理工科高校若想要改變自身原有的劣勢，必須推動自身的人文學科建設。而由于各種原因，理工科高校的人文學科的師資力量有限，鼓勵現(xiàn)有教師進修、深造，提高教師的人文學科專業(yè)知識成為首選的手段。此外，有條件的學校還應有針對性地引進文學、史學和哲學等專業(yè)的較高層次人才，向他們提供良好的科研條件，通過科學研究推動自身的人文學科建設，并通過專題報告會和學術講座等形式使學生了解學校自身的科研成果，并利用現(xiàn)有資源提高學生的人文素質[3]。4、消除計算機和網絡文化的負面影響學校應通過引導教育使學生意識到：計算機和網絡只是一種工具，使用它們既有好處也有弊端。若從長遠利益出發(fā)，學生自己必須意識到使用這些工具的弊端與危害，擺脫對計算機和網絡的過度依賴、扎實地學習一些人文知識，才能消除其負面影響、提高自身的人文素質。大學呈現(xiàn)著民族的靈魂，然而惟有為人文精神所武裝的大學才有資格成為民族精神的向導。[4]造成理工科大學生人文素質缺失的原因很多，而且一時間難以使之消弭，然而惟有通過各方面的不懈努力才能逐漸改變這一現(xiàn)狀?！咎鞄靫求大學振動與波動主講教師:惠娟利機械振動一、簡諧振動的定義1、定義:物體運動時,如果離開平衡位置的位移(或角位移)隨時間按余弦(或正弦)函數的規(guī)律變化,稱這個物體在作簡諧振動或簡諧運動。2、兩個特例:“彈簧振子”和“單擺彈簧振子單擺彈簧振子單擺動力學特征:f=-kxM=-mgsin6.1gl6動力學方程:dxd26d=o0運動方程:x=Acos(ax+g)6=Acos(at+q)0=√k/m0=g/注1:彈簧振子水平放置,注2:「1∑豎直放置或放在固定的光滑斜面上都可以做簡諧振動。k并=∑k例1.如圖,用六根拉伸的長度均為10cm的彈簧將一質量m為10g的物體懸掛起來。每個彈簧上的拉力均為5N,如果將物體垂直于圖面向外稍微拉動下,然后釋放,則該物體m振動的頻率為Hz解:設物體相對圖面的垂直位移為x,(10986.-1彈簧相對面的傾角為θ,物體受彈簧合力(指向圖面)為F則:x=Sino,F=6fsin≈6f0其中l(wèi)為彈簧長度,∫為一根彈簧拉力d'x由=F,得m12-f6=0∫阻礙O的增大,∴f<0振動頻率:y=20=2xm2=2(0×06=27.6Hz例2質量為m的質點在水平光滑面上,兩側各接彈性系數為k的彈簧,如圖,彈簧另一端被固定于壁上,L為兩彈簧自然長度,如使m向右有一小位移后,靜止施放,則質點每秒通過原點的次數為解:質點離開其平衡位置位移為x,(1987.二2)所受合力為2kx.由牛頓定律,其自由振動方程為:k貝。k2=2r2kd-x+-x=0dt其振動頻率為:v=tvM2質點每秒通過原點為次元二、簡諧振動的特征量x=AcoS(ot+g)1、振幅A:質點離開平衡位置的最大距離A=x2+"0,由振動系統(tǒng)的初始狀態(tài)決定2、角頻率(圓頻率)ω:2π秒內質點的振動數。s22T2丌V由振動系統(tǒng)本身的性質決定對彈簧振子:VET=272zvk對單接:O=Vg1,yV,=2zg例3.利用單擺測定重力加速度g,已知擺的周期T為25,測量擺長的相對誤差為0.05%,用秒表測量時間的誤差約為0.05,如果要求測量結果g的相對誤差小于0.1%,則至少要數個周期的擺動(1985.二8)解:由于單擺有等時性,擺動周期總相同,因此測定重力加速度可測n個周期時間t=nT來減小測量誤差,