当前位置 :项目首页 > 校本研修成果 > 正文

简谐运动

简谐运动是中学物理学习中一种重要的运动形式，最基本也最简单的机械振动。简谐运动过程中的位移、回复力、加速度和速度均在做周期性的变化。福建教师招考信息网整理《简谐运动》教案，一起了解简谐运动的规律及图像。

一、教学目标

（一）知识与能力

1.了解什么是简谐运动；

2.掌握简谐运动回复力的特征；

3.理解简谐运动图像的含义。

（二）过程与方法

1.运用理想化方法，突出主要因素，忽略次要因素，抽象出物理模型——弹簧振子；

2.通过观察演示实验及课件，总结概括出弹簧振子运动的特征，培养观察、概括能力；

3.通过相关物理量变化规律的学习，培养分析、推理能力。

（三）情感态度与价值观

1.简谐运动的简谐美、对称美既是一种审美观，又是一种科学方法。

2.利用所学知识解释生活中的自然想象，激发学生学习物理的兴趣，陶冶热爱生活的情操。

二、教学重难点

（一）教学重点

掌握简谐运动回复力的特征及相关物理量的变化规律。

（二）教学难点

掌握一次全振动过程中回复力、加速度、速度随偏离平衡位置的位移变化的规律。

三、教学过程

（一）引入

1.振动是自然界中普遍存在的一种运动形式，请同学举例说明什么样的运动是振动？ 

（说明微风中树枝的颤动、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。）

2.演示几个振动实验（A.一端固定的钢板尺，B.单摆，C.穿在橡皮绳上的乒乓球）

要求同学边看边想：物体振动时有什么特征？

提出问题：这些物体的运动各不相同，它们的运动有什么共同特征？

（二）机械振动

1.定义：物体在平衡位置附近所做的往复运动，叫做机械振动，通常简称为振动。

2.特征：

A.有一个“中心位置”，即平衡位置，也是振动物体静止时的位置； 

B.运动具有往复性、周期性。

（三）理想模型——弹簧振子

演示气垫弹簧振子的振动

 简谐运动

1.理想条件

A.滑块的运动是平动，可以看作质点；

B.轻质弹簧，弹簧的质量远远小于滑块的质量，可以忽略不计； 

C.不计一切阻力。

2.受力分析

重力和支持力平衡，振子的运动由弹簧弹力造成。

A.振子在平衡位置左侧时，弹力向右； 

B.振子在平衡位置右侧时，弹力向左； 

C.弹簧的弹力总指向平衡位置。

3.回复力

A.定义：振动物体离开平衡位置后就要受到指向平衡位置的力的作用，使振动物体返回平衡位置，这样的力叫做回复力。 

B.特点：始终指向平衡位置。 

C.作用：使振动物体回到平衡位置。（振动物体远离平衡位置时，使物体做减速运动；振动物体向平衡位置运动时，使物体做加速运动。）

D.公式

如果用F表示物体受到的回复力，用x表示小球对于平衡位置的位移，根据胡克定律，F和x成正比，它们之间的关系可用下式来表示：

 简谐运动

说明：

A.式中的k是比例系数

B.负号的意思是回复力的方向总跟物体位移的方向相反。负号只代表方向，不代表数值正负。

（三）简谐运动

 简谐运动

1.定义：如果质点的位移与时间的关系遵从正弦函数的规律，即它的振动图象（x-t图象）是一条正弦曲线，这样的振动叫做简谐运动。

2.特点： 

A.简谐运动是最基本、最简单的振动，弹簧振子的运动就是简谐运动；

B.简谐运动的位移随时间按正弦规律变化，所以它不是匀变速运动，是变力作用下的变加速运动。

钟摆的运动提供了一种计时的方法，共振筛的运用提高了人们的劳动效率，车箱与车轴间的减振板使车辆的运动更加平稳，举例说明振动在生活中的应用，让学生体会物理与生活的联系，可以提高学生的学习兴趣。