沪科版（上海）物理高一第二学期（试用版）第四章 C 机械振动 教案

第四章 周期运动 C.机械振动

一、教学目标：

1．知识与技能

（1）知道机械振动。

（2）理解简谐运动回复力的特征。

（3）理解简谐运动回复力、加速度、速度随偏离平衡位置位移变化的定性规律。

（4）初步学会由现象的观察、概括、比较、分析与归纳，得出相应的物理规律。

2．过程与方法

（1）培养学生观察、分析、总结、概括的能力

（2）通过弹簧振子的建模过程，认识“理想模型”的研究方法。

3．情感、态度价值观

（1）通过观察生活事例，了解实际应用，体验乐于科学探究的情感。

（2）通过探究简谐运动的规律，感悟实是求实的科学态度和严谨认真的科学作风。

二、教学重难点：

重点：简谐运动的受力特点及其运动规律。

    难点：一次全振动中回复力、加速度、速度的变化及相互关系。

三、教学资源：

（1）演示实验：

① 研究简谐运动规律：水平弹簧振子

② 单摆、节拍器

（2）网上交互课件：研究弹簧振子位移、回复力、速度变化的flash课件。

 

四、教学过程：

一、引入

教师：在上课之前，首先请同学们和我一起，用手摸着喉咙，a一声。大家感受到了什么？（振动）

对，那么类似的振动还有什么呢？（学生举例）

刚才同学们都回答的非常好，但这些都是我们凭感觉找出的一些振动形式。但其实振动包含的运动类型有很多。今天我们就来学习这样的一种运动，叫做机械振动。

到底什么是机械振动？机械振动，就是物体在某一中心位置附近所做的往复运动。

板书：机械振动：中心位置，往复运动。

知识点1：物体在某一中心位置附近所做的往复运动叫做机械振动，简称振动。

教师：所以不止刚才同学们说的那些是振动，其实单摆、节拍器、甚至于荡秋千，这些都是机械振动。我们来一起观察一下，这些运动形式，和以往学习的运动都有什么不同呢？它们都具有什么特点？（同学回答）

演示：单摆、节拍器。

板书：特点：往复性、周期性 

机械振动的特点就是往复性和周期性。它是围绕着一个中心位置的附近来回运动，只要是机械振动，必定要有一个中心位置，并且要往返运动。下面我们试着判断一下，以下的运动，是否在做机械振动。

①       钟摆的运动；

②       公交车在两站之间来回运动；

③       小球在两个倾角相等的光滑斜面上来回滚动,小球所做的运动。

 

同学们都判断的非常好。那么机械振动除了这些性质之外，还有没有别的呢？

下面我们就要从实例入手，来探究振动的规律。

那么最简单的机械振动就是由一个弹簧振子这个模型来构成。

 

二、分析弹簧振子的运动

1．介绍弹簧振子模型

首先我来介绍一下这个弹簧振子模型。它由一根光滑的金属杆，上面绕了一圈轻质弹簧。弹簧的一侧固定，另一侧固定了一个小球，也就是我们所称的振子。当我将振子拉到C点的时候，松开手，振子会做一个以O点为中心的往复运动。所以，我们把这个O点就叫做中心位置。

弹簧振子这个模型要求很高，首先它必须要光滑金属杆，这是为了摆脱什么力的作用？（摩擦力）

又要用轻质螺旋弹簧，也就忽略了弹簧的质量。

所以这样的一个弹簧振子模型其实是我们学过的哪种类型的模型？（理想模型）

2．机械振动的产生条件

我们实验室也有这样的一个器材，这时一个类似于弹簧振子的模型。当中的滑块就是振子。现在滑块处于静止状态，那就只受到重力和支持力的作用。有没有弹簧的拉力？弹簧有没有形变？

现在当我将这个滑块拉到这一端，松开手，滑块会向哪里运动呢？为什么会慢慢的停下来？（有摩擦）如果没有摩擦，它会一直往返运动下去吗？为什么会做这样的往复运动呢？

研究这个问题的话，利用我们这个实验器材就不太合适了。下面我们来看一下模拟弹簧振子的flash动画。

现在振子是静止在O点的，此时水平方向上有没有收到弹簧的弹力？弹簧有没有形变？

当我将它拉到C点，弹簧现在是不是被拉伸了？那么振子受到的弹簧拉力是什么方向的？请同学们自己对应着学案上的图片，画出振子在C点时的弹簧拉力方向。

同样的振子运动到B点时，弹簧是拉伸还是压缩？受到的弹力方向又向哪里呢？

（对应flash一帧一帧问，弹簧是拉伸还是收缩？画弹力方向）

我们发现其实是弹簧的弹力使得这个振子在不断地做往复运动。振子处于不同位置时，这些弹簧的弹力都有什么相同之处呢的？虽然有向左的有向右的，但都是指向中心位置O点的。

我们把这个始终指向中心位置的力叫回复力。回复力和向心力一样都是效果力。可以是合力，或者某一个力的分力，并不一定是要弹簧的弹力。

那么做机械振动的条件就是：存在指向中心位置的回复力。

知识点2：产生机械振动的条件是：存在指向平衡位置的回复力。

因为有回复力，才使得弹簧振子往复运动，flash中振子从c到b再回到c。暂停。然后接下来呢？继续重复这个过程。那我们在研究机械振动的特点时，需要分析几次这样的过程？

我们把这个从C到B再到C这个之后一直不断重复的过程叫一次全振动。

知识点3：全振动：做振动的质点从某位置出发，第一次以出发时的运动方向回到该位置，这个过程叫一次全振动。

 

3．简谐运动的特点

首先，在flash中是振子的不同时刻的位置的变化，那么最方便研究的是什么呢？位移。

位移是用初位置指向末位置的有向线段来表示的。在机械振动中，我们规定，始终以O点