华侨双语学校高二物理备课组
§11－1 简谐运动
【教学目的】
（1）了解什么是机械振动，知道简谐运动的特点；
（2）掌握在一次全振动过程中加速度、速度随偏离平衡位置的位移变化的规律（定性） （3）理解振动图象的物理意义；利用振动图象求振动物体的振幅、周期及任意时刻的位移；
（4）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
（5）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 【教学重点】
使学生掌握简谐运动的运动特征，位移时间图象及相关物理量的变化规律 【教学难点】
在一次全振动中各物理量的变化；振动图象的理解与应用； 【教学过程】
引入：我们学习机械运动的规律，是从简单到复杂：匀速运动、匀变速直线运动、平抛运动、匀速圆周运动，今天学习一种更复杂的运动——简谐运动。 1．机械振动
提问：振动是自然界中普遍存在的一种运动形式，请举例说明什么样的运动就是振动？ 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。请同学们观察几个振动的实验，注意边看边想：物体振动时有什么特征？
演示实验
（1）一端固定的钢板尺[见图1（a）] （2）单摆[见图1（b）] （3）弹簧振子[见图1（c）（d）] （4）穿在橡皮绳上的塑料球[见图1（e）]
提问：这些物体的运动各不相同：运动轨迹是直线的、曲线的；运动方向水平的、竖直的；物体各部分运动情况相同的、不同的??它们的运动有什么共同特征？ 归纳：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。这里的中心位置是振动物体原来静止时的位置，叫做平衡位置。 2．简谐运动
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简谐运动是一种最简单、最基本的振动，我们以弹簧振子为例学习简谐运动。 （1）弹簧振子 演示实验
弹簧振子的振动 讨论
a．滑块的运动是平动，可以看作质点
b．弹簧的质量远远小于滑动的质量，可以忽略不计
一个轻质弹簧联接一个质点，弹簧的另一端固定，就构成了一个弹簧振子 c．空气阻力可以忽略，我们研究在没有阻力的理想条件下弹簧振子的运动。 提问
（2）弹簧振子为什么会振动？
当把振子从它静止的位置O拉开一小段距离到B再放开后，它为什么会在B—O—C之间振动呢？请同学们运用已学过的力学知识认真分析、思考。 归纳
分析振子受力及从B→O→C→O→B的运动情况，突出弹力方向及在O点振子由于惯性继续运动。
由上述分析可知，物体做机械振动时，一定受到指向中心位置的力，这个力的作用总能使物体回到中心位置，这个力叫回复力，回复力是根据力的效果命名的，对于弹簧振子，它是弹力。
回复力可以是弹力，或其它的力，或几个力的合力，或某个力的分力。 （3）简谐运动的特征
弹簧振子在振动过程中，回复力的大小和方向与振子偏离平衡位置的位移有直接关系。在研究机械振动时，我们把偏离平衡位置的位移简称为位移（见图3）。
讨论
振子从B运动到E时，位移大小为|OE|，方向向右 振子从C运动到D时，位移大小为|OD|，方向向左 振子运动到O时，位移为零 位移可以用振子坐标x来表示 归纳
质点振动的位移与时间关系遵循正弦规律，即它的振动图象是一条正弦曲线，有这种特征的振动叫简谐运动。
3．在一次全振动中，相关物理量的变化规律。 （1）位移的变化
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（2）回复力的变化 （3）加速度a的变化 （4）速度v的变化
4、简谐运动图象描述振动的物理量
演示：让砂摆振动，同时沿着与振动垂直的方向匀速拉动摆下的长木板（即平板匀速抽动实验，如图3所示）。
让学生观察现象：原先成一条直线的痕迹展开成一条曲线。 讨论图线：（请同学们相互讨论）
1．图线的x、y轴（横、纵坐标）分别表示什么物理量？ 2．曲线是不是质点的运动轨迹？质点做的是什么运动？ 3．图象的物理意义是什么？ 4．这条图线的特点是什么？
通过图5振动图象，让同学回答直接描述量。
答：振幅为5cm，周期为4s，及t=1s，x=5cm，t=4s，x=0等。 1．直接描述量：
①振幅A；②周期T；③任意时刻的位移X。 2．间接描述量：（请学生总结回答）
频率，x-t图线上一点的切线的斜率等于V。
小结
1．机械振动 2．理想化方法 3．简谐运动是一种变加速运动。4。振动图象 教学后记：
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§11－2 简谐运动的描述（一）
【教学目标】
1.知道什么是振幅、周期和频率 2.理解周期和频率的关系
3.知道什么是振动的固有周期和固有频率
4.在分析和学习振子的振幅、周期和频率的过程中，提高学生的观察能力和解决实际问题的能力.
5.掌握用秒表测弹簧振子周期的操作技能.
6.通过学习不同的运动描述要选取不同的物理量，使学生知道事物矛盾的特殊性决定着它的特殊本质，不同性质的运动包含各自不同的特殊矛盾. 【教学重点】
1.简谐运动的振幅、周期和频率的概念. 2.关于振幅、周期和频率的实际应用. 【教学难点】
1.振幅和位移的联系和区别. 2.周期和频率的联系和区别. 【教学过程】 一、导入新课
1.讲授：前边我们学过了直线运动，我们知道：对于匀速直线运动，所受合外力为零，描述该运动的物理量有位移、时间和速度，对于匀变速直线运动，物体所受的合外力是恒量， 描述它的物理量有时间、速度、位移和加速度，而上节课我们研究了合外力为回复力的简谐运动，那么描述简谐运动需要哪些物理量呢? 2.类比引入
我们知道：简谐运动是一种往复性的运动，而我们学过的匀速圆周运动也是一种往复性的运动，所以研究简谐运动时我们也有必要像匀速圆周运动一样引入周期、频率等物理量，本节课我们就来学习描述简谐运动的几个物理量 二、新课教学 (一)振幅
1.在铁架台上悬挂一竖直方向的弹簧振子，分别用大小不同的力把弹簧振子从平衡位置拉下不同的距离.
2.学生观察两种情况下，弹簧振子的振动有什么不同. 3.学生代表答： ①两种情况下，弹簧振子振动的范围大小不同； ②振子振动的强弱不同.
4.教师激励评价，并概括板书： 同学们观察得很细，得到了正确的结论，在物理中，我们用振幅来描述物体的振动强弱. ①振幅是描述振动强弱的物理量； ②振动物体离开平衡位置的最大距离叫振幅；
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③振幅的单位是米.
5. 取一段琴弦，使其两端固定且被张紧 ①第一次使琴弦的振幅小些，听它发出的声音的强弱； ②第二次使琴弦的振幅大些，听它发出的声音的强弱. 比较后，加深对振幅的理解.
6.用投影片出示问题，振幅和位移有什么区别? ①用实物投影仪投影弹簧振子所做的振动，并用CAI课件模拟该运动. ②学生观察上述运动，并总结振幅和位移的区别和联系. ③学生答：
ａ.振幅是指振动物体离开平衡位置的最大距离；而位移是振动物体所在位置与平衡位置之间的距离.
ｂ.对于一个给定的振动，振子的位移是时刻变化的，但振幅是不变的. ｃ.位移是矢量，但振幅是标量. ｄ.振幅等于最大位移的数值. (二)周期和频率
1.介绍什么是全振动? ①用多媒体展示如图所示的全振动［物体从Ｏ→Ａ→Ｏ→Ａ′→Ｏ］ ②学生描述：从Ａ点开始，一次全振动的完整过程［Ａ→Ｏ→Ａ′→Ｏ→Ａ］ 从A点开始，一次全振动的完整过程：［Ａ′→Ｏ→Ａ→Ｏ→Ａ′］
2.在两个劲度系数不同的弹簧下挂两个质量相同的物体，让这两个弹簧振子以相同的振幅振动，观察到振子振动的快慢不同.
3.问：用什么来描述简谐运动的快慢呢? 学生阅读课文后回答： ①用周期和频率来描述机械振动的快慢. ②总结并板书：
做简谐运动的物体完成一次全振动所需的时间，叫做振动的周期，单位：秒.
单位时间内完成的全振动的次数，叫频率，单位：赫兹. ③周期和频率之间的关系：Ｔ＝1/f
4.过渡设问：如果改变弹簧振子的振幅、振动的周期是否会改变呢? (三)研究弹簧振子的周期与什么因素有关
1.提出问题：猜想弹簧振子的振动周期可能由哪些因素决定? ①演示两个不同的弹簧振子(弹簧不同，振子小球质量也不同)，学生观察到：两个弹簧振子的振动不同步，说明它们的周期不相等. ②学生猜想：影响弹簧振子周期的因素可能有：振幅、振子的质量、弹簧的劲度系数. 2.我们要想证明猜想是否正确，必须通过实验验证，那么同学们讨论一下：研究弹簧振子振动的周期你准备采用哪些实验装置? 3.学生讨论后，回答：
方案一：弹簧一端固定，弹簧的另一端连着滑块，让滑块在光滑水平面上振动.
方案二：弹簧一端固定，弹簧的另一端连着有孔小球，使小球在光滑的水平杆上滑动.
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