内容正文：
用计算机绘制和验证弹
簧振子的x-t图像
一、说教材
二、说实验原理
三、说实验过程
目录
四、说实验效果评价
一、说教材
人教版高中物理选择性必修第一册
第二章 机械振动
第一节 简谐运动
难点：怎样用合适的方式将学生从他们熟悉的直线运动和
曲线运动很好的引导到另一种新接触的运动--机械振动中
二、说实验原理
1.利用手机的连拍功能，相等的时间间隔拍摄一系列照片，将照片横
向对齐，得到了相等时间间隔下振子的空间位移图像。横向建立时间
（t）轴，纵向建立位移（x）轴，利用测量工具得到（t,x）坐标，将
得到的数据用散点图进行拟合，得到了弹簧振子在振动的过程中振子
随时间变化的x-t图像，大致呈现出正弦函数的规律。后面利用相同的
周期和振幅，使用标准正弦函数进行二次拟合，发现和实验数据得到
的图像重合度非常高，反向验证了弹簧振子的运动规律是简谐运动。
2.利用智能数字实验盘中的位移和力传感器模块，结合计算机软件实
时展示弹簧振子振动过程中振子位移随时间（x-t）变化的图像和振动
过程中弹簧所受弹力(F-t)随时间变化的图像
实验教学目标：
（1）通过实验观察，认识机械振动。会运用理想化方
法构建弹簧振子模型。（2）通过观察、分析和推理，
证明弹簧振子的位移—时间图像是正弦曲线，会用图
像描述运动的过程。（3）经历探究简谐运动规律的过
程，能分析数据、发现特点、形成结论。
（4）通过探究实验，感受科技进步带来的方便快捷，
激发学生学习先进科技的学习热情，在心里埋下科技
报国的种子。
三、说实验过程
1.利用手机连拍功能与计算机相结合
2.利用智能数字实验盘与计算机相结合
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
2.59cm
3.03cm
1.03cm
1.62cm
3.03cm
0
-
-2.09cm
1.88cm
t/s 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7
x/cm 0 2.59 3.03 1.03 -1.88 -2.09 1.62 3.03
t/s 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7
x/cm 0 2.59 3.03 1.03 -1.88 -2.09 1.62 3.03
4
x值2, 0.7,
2.94676367069779
x 值, 0.2, 3.03
x值2, 0.1,
x 值, 0.7, 3.03
3
2
x值2, 0.2,
2.82617360826113
2.75649572518612
x 值, 0.1, 2.59
x 值, 0.6, 1.62
x 值, 0.3, 1.03
1
x值2, 0.6,
0.774171491881395
x值2, 0.3,
0.362731355538836
0
x值值2, ,00, ,00
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
-1
-2
-3
x值2, 0.5, -
原始数据
x值2, 0.4, -
1.68080467382793
x 值, 0.4, -1.88
1.88965264362449
x 值, 0.5, -2.09
标准正弦函数
四、实验效果评价：
本节实验课的难点是怎样用合适的方式将学生从他们熟悉的直线
运动和曲线运动引导到另一种新接触的运动--机械振动中，本节课从
学生容易接受的手机连拍功能入手，通过不同时刻振子所处不同位置
的紧密排列的图片，让学生真正认识到简谐运动x-t图像的实际意义，
并通过处理实验数据的过程，锻炼了学生动手和计算的能力。通过后
面利用先进的传感器模块和计算机相结合，可以非常方便快捷的证明
弹簧振子模型的运动为简谐运动，这个过程可以让学生感受到科技进
步的魅力，体会到科技进步的过程，激发学生探索科技的热情。实验
过程中还得到了弹簧振子运动过程中的F-t图像，为接下来简谐运动和
回复力的学习打下非常好的基础。
$$