2019-2020年高中物理 11.1 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)教案 新人教版3-4.doc

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2019-2020年高中物理 11.1 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)教案 新人教版3-4 【教學(xué)目標(biāo)】 （一）知識(shí)與技能 1、知道什么是彈簧振子，理解振動(dòng)的平衡位置和位移。 2、知道彈簧振子的位移－時(shí)間圖象，知道簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)及其圖象。 （二）過(guò)程與方法 通過(guò)對(duì)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)圖象的繪制，認(rèn)識(shí)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)。 （三）情感、態(tài)度與價(jià)值觀 1、通過(guò)對(duì)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)圖象的繪制，培養(yǎng)認(rèn)真、嚴(yán)謹(jǐn)、實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。 2、從圖像中了解簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，培養(yǎng)分析問(wèn)題的能力及審美能力（逐步認(rèn)識(shí)客觀存在的簡(jiǎn)潔美、對(duì)稱美等）。 【教學(xué)重點(diǎn)】 理解簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的位移－時(shí)間圖象。 【教學(xué)難點(diǎn)】 根據(jù)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖象弄清各時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)的位移、路程及運(yùn)動(dòng)方向。 【教學(xué)方法】 實(shí)驗(yàn)演示、討論與歸納、推導(dǎo)與列表對(duì)比、多媒體模擬展示 【教學(xué)用具】 一端固定的鋼尺、單擺、音叉、小槌、水平彈簧振子、豎直彈簧振子、CAI課件 【教學(xué)過(guò)程】 （一）引入新課 在自然界中有一種很常見(jiàn)的運(yùn)動(dòng)，如微風(fēng)中樹(shù)枝的顫動(dòng)、心臟的跳動(dòng)、鐘擺的擺動(dòng)、水中浮標(biāo)的上下浮動(dòng)、擔(dān)物行走時(shí)扁擔(dān)的顫動(dòng)、聲帶的振動(dòng)、地震時(shí)大地的劇烈振動(dòng)……，這些物體的運(yùn)動(dòng)稱之為機(jī)械振動(dòng)，簡(jiǎn)稱振動(dòng)。振動(dòng)是自然界中普遍存在的一種運(yùn)動(dòng)形式。 （演示振動(dòng)實(shí)例，建立振動(dòng)的概念，歸納振動(dòng)的特點(diǎn)） 演示：一端固定的鋼尺、單擺、水平和豎直的彈簧振子、穿在橡皮繩上的塑料球、音叉的叉股等物體的振動(dòng)。 問(wèn)題：這些物體的運(yùn)動(dòng)各不相同，運(yùn)動(dòng)軌跡有的是直線，有的是曲線；運(yùn)動(dòng)方向有的在水平方向，有的在豎直方向；物體各部分的運(yùn)動(dòng)情況有的相同、有的不同……，那么它們的運(yùn)動(dòng)有什么共同特征呢？ 歸納：物體振動(dòng)時(shí)有一中心位置，物體（或物體的一部分）在中心位置兩側(cè)做往復(fù)運(yùn)動(dòng)。 物體振動(dòng)時(shí)有一個(gè)中心位置，如琴弦振動(dòng)的中心位置就是琴弦靜止時(shí)或未開(kāi)始振動(dòng)時(shí)的位置。這個(gè)位置稱為平衡位置。 （1）平衡位置：物體振動(dòng)時(shí)的中心位置，振動(dòng)物體未開(kāi)始振動(dòng)時(shí)相對(duì)于參考系靜止的位置。 （2）機(jī)械振動(dòng)：物體在平衡位置附近所做的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，叫做機(jī)械振動(dòng)，通常簡(jiǎn)稱為振動(dòng)。 （3）振動(dòng)特點(diǎn)：振動(dòng)是一種往復(fù)運(yùn)動(dòng)，具有周期性和往復(fù)性。 （用多媒體展示振動(dòng)的幾個(gè)實(shí)例，在多媒體展示過(guò)程中強(qiáng)化“平衡位置”和“往復(fù)運(yùn)動(dòng)”） 教師： 振動(dòng)是一種新的運(yùn)動(dòng)形式。我們研究問(wèn)題的方法都是由淺入深、由簡(jiǎn)到繁的。簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)是機(jī)械振動(dòng)中最簡(jiǎn)單的運(yùn)動(dòng)形式，所以我們下面先來(lái)研究簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。 （二）進(jìn)行新課 1．彈簧振子 演示：水平放置的彈簧振子的振動(dòng)。 觀察、分析、討論： ①小球原來(lái)靜止的位置就是平衡位置。小球在平衡位置附近所做的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，是一種機(jī)械振動(dòng)。 ②小球的運(yùn)動(dòng)是平動(dòng)，可以看作質(zhì)點(diǎn)。 ③忽略小球與水平桿之間的摩擦，彈簧的質(zhì)量與小球質(zhì)量相比也忽略不計(jì)，將小球拉離平衡位置后由靜止釋放，小球能夠自由滑動(dòng)。這樣的系統(tǒng)稱為彈簧振子。 演示：豎直方向上彈簧振子的振動(dòng)。 （引導(dǎo)學(xué)生觀察、體會(huì)彈簧振子的“平衡位置”和“往復(fù)運(yùn)動(dòng)”，增強(qiáng)感性認(rèn)識(shí)。） 說(shuō)明：在中學(xué)階段只研究在沒(méi)有阻力的理想條件下彈簧振子的運(yùn)動(dòng)。小球稱為振子。彈簧振子是一個(gè)理想化的模型，它忽略了一些次要的因素。 2．彈簧振子的位移－時(shí)間圖象 教師：要進(jìn)一步研究彈簧振子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，我們首先來(lái)研究振子的位移如何變化。 說(shuō)明：以小球的平衡位置為坐標(biāo)原點(diǎn)，沿運(yùn)動(dòng)方向建立坐標(biāo)軸。規(guī)定小球在平衡位置右邊時(shí)，位移為正，在平衡位置左邊時(shí)，位移為負(fù)。 教師：用頻閃照相的方法來(lái)顯示振子在不同時(shí)刻的位置。 ［投影］如圖11.1－2。 思考：如何理解這就是振子的位移時(shí)間圖象，即x-t圖象。 學(xué)生：思考、討論。發(fā)表見(jiàn)解。 因?yàn)閿z像底片從下向上勻速運(yùn)動(dòng)，底片運(yùn)動(dòng)的距離與時(shí)間成正比。因此，可用底片運(yùn)動(dòng)的距離代表時(shí)間軸。振子的頻閃照片反映了不同時(shí)刻，振子離開(kāi)平衡位置的位移。也就是位移隨時(shí)間變化的規(guī)律。 O A A′ x x 教師：板畫(huà)，如圖所示。 引導(dǎo)學(xué)生觀察振子從A→O→A＇→O→A的一個(gè)循環(huán)，這一循環(huán)可分為四個(gè)階段：A→O、O→A＇、A＇→O、O→A，分析在這四個(gè)階段中振子位移的變化，并將定性分析的結(jié)論填入表格中。 由A到O運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，位移方向由Ｏ→A，隨著振子不斷地向O靠近，位移越來(lái)越小。 振子的運(yùn)動(dòng) A→O O→A′ A′→O O→A 對(duì)O點(diǎn)位移的方向怎樣？大小如何變化？ 向右 減小 向左 增大 向左 減小 向右 增大 總結(jié)： 振動(dòng)物體的位移與運(yùn)動(dòng)學(xué)中的位移含義不同，振子的位移總是相對(duì)于平衡位置而言的，即初位置是平衡位置，末位置是振子所在的位置。因而振子對(duì)平衡位置的位移方向始終背離平衡位置。 3．簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)及其圖象 教師：觀察彈簧振子的位移－時(shí)間圖象，可以發(fā)現(xiàn)該圖象像數(shù)學(xué)中學(xué)過(guò)的何種圖象？ 學(xué)生：正弦圖線。 教師：精確的實(shí)驗(yàn)和理論研究表明，彈簧振子的位移隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化。 像這樣，質(zhì)點(diǎn)的位移隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化的振動(dòng)，叫做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的位移－時(shí)間圖象為正弦曲線。 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)是機(jī)械振動(dòng)中最簡(jiǎn)單、最基本的的振動(dòng)。彈簧振子的運(yùn)動(dòng)就是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。 教師：怎樣來(lái)記錄振動(dòng)的圖象呢？ 演示：在彈簧振子的小球上安裝一只繪圖筆，讓一條紙帶在與小球振動(dòng)方向垂直的方向上勻速運(yùn)動(dòng)，筆在紙帶上畫(huà)出的就是小球的振動(dòng)圖象。 教師：介紹這種方法在實(shí)際中的重要應(yīng)用。如醫(yī)院里的心電圖儀、地震儀中繪制地震曲線的裝置等，都用類似的方法記錄振動(dòng)情況。如圖所示。 （三）課堂總結(jié)、點(diǎn)評(píng) 物體在平衡位置附近所做的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，叫做機(jī)械振動(dòng)。 彈簧振子是我們學(xué)習(xí)的又一個(gè)理想化的物理模型。忽略小球與水平桿之間的摩擦，彈簧的質(zhì)量與小球質(zhì)量相比也忽略不計(jì)，這樣的系統(tǒng)稱為彈簧振子。 彈簧振子的位移隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化，其位移－時(shí)間圖象是一條正弦曲線。這樣的振動(dòng)叫做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)是機(jī)械振動(dòng)中最簡(jiǎn)單、最基本的的振動(dòng)。 （四）課余作業(yè) 完成P5“問(wèn)題與練習(xí)”的題目。 閱讀P4科學(xué)漫步中的短文。 附：教材分析 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)是最簡(jiǎn)單、最基本、最有規(guī)律性的機(jī)械振動(dòng)，通過(guò)學(xué)習(xí)，使學(xué)生既了解到機(jī)械振動(dòng)的基本特點(diǎn)，又體會(huì)到振動(dòng)這種運(yùn)動(dòng)形式較直線運(yùn)動(dòng)、曲線運(yùn)動(dòng)都要復(fù)雜。 在本節(jié)教材中研究彈簧振子的振動(dòng)情況時(shí)，忽略了摩擦力和彈簧的質(zhì)量，應(yīng)讓學(xué)生認(rèn)真領(lǐng)會(huì)這種理想化的方法。 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)中振子的“位移”x實(shí)質(zhì)是位置矢量，與運(yùn)動(dòng)學(xué)中講的位移矢量不同，中學(xué)沒(méi)有嚴(yán)格區(qū)分這兩個(gè)矢量，我們通俗地說(shuō)成是相對(duì)于平衡位置的位移。偏離平衡位置的位移與運(yùn)動(dòng)學(xué)中的位移概念容易混淆，這是難點(diǎn)。