沪科版（上海）物理高一第二学期（试用版）-第四章 C 振动 教案
课题：振动
一、教学目标：
- 知道机械振动:(1)知道机械振动的定义，了解中心位置
（2）振动是一种周期运动；
2．知道简谐振动的条件和特征。
（1）简谐振动是最简单、最基本的机械振动，弹簧振子的定义；
（2）平衡位置的定义；
（3）掌握简谐运动回复力的特征；
（4）简谐振动的定义；
（5）掌握弹簧振子在一次全振动过程中位移、回复力、加速度、速度的变化情况。
二、能力目标：
通过观察演示实验，概括出机械振动的特征，培养学生的观察、概括能力；通过相关物理量变化规律的学习，培养分析、推理能力。
三、德育目标：
渗透物理学方法的教育，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，研究弹簧振子在理想条件下的振动。
四、教学重点、难点：
1．重点是使学生掌握简谐运动的回复力特征及相关物理量的变化规律。回复力的特征是形成加速度、速度、位移等物理量周期性变化的原因。
２．简谐振动的定义；
３．弹簧振子在一次全振动过程中有关物理量（位移、回复力、加速度、速度）的变化情况。
教学过程：
（一）引入新课
我们学习机械运动的规律是从简单到复杂：匀速直线运动、匀变速直线运动、匀速圆周运动，今天学习一种更复杂的运动——简谐运动。
（二）教学过程设计
一、机械振动
一阵微风吹过，池塘里的浮萍会以某一位置为中心上下浮动，
树木的枝条也会以某一位置为中心左右摆动。
蜜蜂、蜻蜓等昆虫在飞行时，他们的翅会很快地以某一位置为中心上下抖动。
孩子们荡秋千时会以某一位置为中心来回运动，
人们走路时，两只手臂会自然地、有节奏地以某一位置为中心前后摆动。
心脏的跳动、钟摆的摆动、声带的振动……
这些常见的运动都有一个共同的特点：物体（或物体的一部分）以某一位置为中心做往复运动
演示几个振动的实验，要求同学边看边想：物体振动时有什么特征？
（1） 上端固定的软弹簧挂一个小球，将小球向下拉开一段距离后放手，小球便会上下往复运动，这是弹簧引起的振动。
演示flash
小球运动轨迹是直线的、运动方向竖直的；物体各部分运动情况相同的。小球会以某一位置为中心上下往复运动
1
（2） 把有孔的小球跟弹簧连接在一起，穿在一根光滑水平杆上，并把弹簧的左端固定，
拉动一下小球，小球便在水平杆上振动起来。
演示flash
小球运动轨迹是直线的，运动方向水平的，小球各部分运动情况相同的，小球会以某一位置为中心左右往复运动。
提出问题：这些物体的运动有什么共同特征？
在同学回答的基础上归纳出：物体振动时有一中心位置，物体（或物体的一部分）在中心位置两侧做往复运动，振动是机械振动的简称。
明确：物体（或物体的一部分）以某一位置为中心做往复运动，这种运动叫机械振动，简称振动。
振动是一种周期运动。
二、简谐振动
1． 刚才提到上端固定的软弹簧挂一个小球，将小球向下拉开一段距离后放手，小球便会上下往复运动，这是弹簧引起的振动。
演示flash
2．现在我们来研究上述物体产生振动的原因。
演示实验
质量为m的物体由细绳悬挂，其两端分别连着两根轻质弹簧，两根弹簧的另一端都固定着，.
小球的运动是平动，可以看作质点，弹簧的质量比小球小得多，就构成了一个弹簧振子。
拉动一下小球，小球便振动起来。
弹簧振子为什么会振动？
为了简化问题，便于分析，可以用刚才介绍的演示装置。
演示flash
把有孔的小球跟弹簧连接在一起，穿在一根光滑水平杆上，并把弹簧的左端固定，弹簧的质量比小球小得多，可以忽略，这样就组成一个弹簧振子。
拉动一下小球，小球便在水平杆上振动起来。
当弹簧既不拉伸也不被压缩时，小球静止在杆上的o点位置，这时小球所受合力等于零。O 点就是弹簧振子的平衡位置。
图
如果把小球从平衡位置0向右拉到B点，这时弹簧被拉伸。
放开后，小球所受合力等于弹簧的弹力，小球在这一指向平衡位置的弹力作用下，向左做加速运动。
在振子向平衡位置o运动的过程中，弹簧的形变逐渐变小，弹力也逐渐变小，加速度也逐渐变小，但小球的速度增大。
当小球经过平衡位置o时，弹簧的形变消失，弹力减小到零，加速度等于零，这时小球具有最大的速度。
由于惯性，小球不会停留在平衡位置，它将继续向左运动。
但这时由于弹簧被压缩，对小球将作用一个方向指向平衡位置o的弹力，小球将做减速运动；随着小球继续向左运动，弹簧的压缩形变越来越大，作用于小球的弹力也越来越大，小球速度不断减小，当速度减小到零时，小球将到达平衡位置左侧的c点，这时，弹簧的压缩形变最大，小球受到指向平衡位置的弹力
1
也最大。
接着，小球将在指向平衡位置的弹力作用下，向右做加速运动。
跟前面所讲的情况相类似，小球并不停止在它的平衡位置上，而要越过这个位置，再次回到B 点。这就完成了一次全振动。以后小球就重复上述过程，在B、C间往复运动。
由上述分析可知，弹簧振子在振动过程中，当偏离平衡位置时，总是受到一个跟位移方向相反、能使振子返回平衡位置的力，这个力叫做回复力。
弹簧振子的回复力就是弹簧的弹力。
由于弹簧发生弹性形变时，弹力跟形变量成正比，对弹簧振子来说，也就是回复力F跟振子的位移x成正比，而回复力总是指向平衡位置，所以回复力的方向始终与位移的方向相反，它们之间的关系可用下式表示：
F=-kx，
式中比例常数k是跟振动系统有关的一个量。负号表示回复力F的方向始终跟位移x的方向相反。
物体在受到大小跟位移成正比，而方向相反的回复力作用下的振动，叫做简谐振动。
简谐振动是一种最简单、最基本的机械振动。
3．在一次全振动中，相关物理量的变化规律
演示：计算机模拟弹簧振子的振动。（与前面相似，加x、v、a、F的显示）
让同学观察当振子从B→O→C→O→B时，就完成了一次全振动，以后振子会重复上述过程。
（1）位移的变化
演示：x的变化。
（2）回复力的变化
提出问题：当位移x变化时，回复力F
如何变化？
在同学回答的基础上明确：根据简谐运动的特征，F与x成正比变化，且方向相反。
演示：F的变化。
（3）加速度的变化
提出问题：当回复力F变化时，加速度a如何变化？
在同学回答的基础上明确：根据牛顿第二定律，a与F成正比，且方向相同。
演示：a的变化。
（4）速度的变化
引导同学分析讨论：B→O振子怎样运动？
明确：是加速度变小的加速运动，速度v变大，O速度最大。
再分析讨论：O→C振子做什么运动？
明确：是加速度变大的减速运动，速度v变小，C速度为零。
演示：v的变化。
发给同学表格，并将表格用投影幻灯投影在幕上。
1