簡諧運動 公開課教學設計

一、簡諧運動南靖一中黃志杰【教學目標】1、回復力、平衡位置、機械振動2、知道什么是簡諧運動及物體做簡諧運動的條件。3、理解簡諧運動在一次全振動過程中位移、回復力、加速度、速度的變化情況。4、理解簡諧運動的對稱性及運動過程中能量的變化?！局仉y點】重點：簡諧運動的特征及相關物理量的變化規(guī)律。難點：偏離平衡位置位移的概念及一次全振動中各量的變化?！窘虒W過程】新課引入知識目標：引入新的運動——機械振動前面已學過的運動：按運動軌跡分：直線運動 按速度特點分：勻變速曲線運動 非勻變速自然界中還有一種更常見的運動：機械振動機械振動在自然界中，經常觀察到一些物體來回往復的運動，如吊燈的來回擺動，樹枝在微風中的擺動，下面我們就來研究一下這些運動具有什么特點。這些運動都有一個明顯的中心位置，物體或物體的一部分都在這個中心位置兩側往復運動。這樣的運動稱為機械振動。當物體不再往復運動時，都停在這個位置，我們把這一位置稱為平衡位置。（標出平衡位置）平衡位置是指運動過程中一個明顯的分界點，一般是振動停止時靜止的位置，并不是所有往復運動的中點都是平衡位置。存在平衡位置是機械運動的必要條件，有很多運動，盡管也是往復運動，但并不存在明顯的平衡位置，所以并非機械振動。如：拍皮球、人來回走動注意：在運動過程中，平衡位置受力并非一定平衡！如：小球的擺動總結：機械振動的充要條件：1、有平衡位置2、在平衡位置兩側往復運動。自然界中還有哪些機械振動？鐘擺、心臟、活塞、昆蟲翅膀的振動、浮標上下浮動、鋼尺的振動回復力回復力機械振動的物體，為何總是在平衡位置兩側往復運動？結論：受到一個總是指向平衡位置的力觀察：振子在平衡位置右側時，有一個向左的力，在平衡位置左側時，有一個向右的力，這個力總是促使物體回到平衡位置?？偨Y：總是指向平衡位置，它的作用是總使振子回復到平衡位置，這樣的力我們稱之為回復力。（在平衡位置時，回復力應該為零）回復力：使物體返回平衡位置的力，方向總是指向平衡位置。特點：１．是效果力。（按效果命名的力）２．可以是某個力，也可以是幾個力的合力，還可以是某個力的分力。偏離平衡位置的位移由于振子總是在平衡位置兩側移動，如果我們以平衡位置作為參考點來研究振子的位移就更為方便。這樣表示出的位移稱為偏離平衡位置的位移。它的大小等于物體與平衡位置之間的距離，方向由平衡位置指向物體所在位置。（由初位置指向末位置）用ｘ表示。偏離平衡位置的位移與某段時間內位移的區(qū)別：偏離平衡位置的位移是以平衡位置為起點，以平衡位置為參考位置。某段時間內的位移，是默認以這段時間內的初位置為起點。四．簡諧運動彈簧振子。一個滑塊通過一個彈簧連在底座上，底座上有許多小孔，和一個皮管相連，對著皮管吹氣，底座上噴出的氣流會使振子浮在底座上方，從而達到減小摩擦的作用，和前面的氣墊導軌相似。演示：彈簧振子的運動，結論：是機械振動。樹枝的振動，沒有什么規(guī)律可循，而彈簧的振動具有規(guī)律性。接下來研究彈簧振子振動的規(guī)律。對彈簧振子振動規(guī)律的研究：1、彈簧振子運動過程中Ｆ與x之間的關系。大小關系：根據(jù)胡克定律，Ｆ＝k|x|方向關系：Ｆ與x方向相反，取定一正方向后可得，Ｆ＝－kx總結：Ｆ＝－kx彈簧振子運動過程中各物理量的變化情況分析結合右圖分析振子在一次全振動中回復力Ｆ、偏離平衡位置的位移x、加速度a、速度Ｖ的大小變化情況及方向。１）Ａ→Ｏ x↓，方向由Ｏ向Ａ F↓，方向由Ａ向Ｏ a↓，方向由Ａ向Ｏ V↑，方向由Ｏ向Ａ振子做加速度不斷減小的加速運動 A′ O A２）在O位置，x＝０，F(xiàn)＝０，a＝０，V最大；３）Ｏ→Ａ′ x↑，方向由Ｏ向Ａ′ F↑，方向由Ａ′向Ｏ a↑，方向由Ａ′向Ｏ V↓，方向由Ｏ向Ａ′振子做加速度不斷增大的減速運動４）在Ａ′位置，x最大，F(xiàn)最大，a最大，V＝０５）Ａ′→Ｏ x↓，方向由Ｏ向Ａ′ F↓，方向由Ａ′向O a↓，方向由Ａ′向O V↑，方向由O向Ａ′振子做加速度不斷減小的加速運動６）在O位置，x＝０，F(xiàn)＝０，a＝０，V最大；７）Ｏ→Ａ x↑，方向由Ｏ向Ａ F↑，方向由Ａ向Ｏ a↑，方向由Ａ向Ｏ V↓，方向由Ｏ向Ａ振子做加速度不斷增大的減速運動８）在Ａ位置，x最大，F(xiàn)最大，a最大，V＝０3、簡諧運動定義彈簧振子由于偏離平衡位置的位移和回復力具有明顯的對稱性，導致其速度、加速度等都具有明顯的對稱性，形成的運動是一種簡單而和諧的運動。我們稱之為簡諧運動。定義：物體在跟偏離平衡位置的位移大小成正比，方向總是指向平衡位置的平衡位置的回復力作用下的振動叫簡諧運動。條件：１．有回復力。２．Ｆ＝－kx證明豎直方向的彈簧振子的運動是簡諧運動。證明步驟：1、找平衡位置2、找回復力3、找F=kx4、找方向關系五、課堂小結概念：機械振動、回復力、平衡位置、偏離平衡位置的位移、簡諧運動、簡諧運動的特點方法：如何證明某個運動是簡諧運動六、思考題試證