2021学年1 简谐运动教学设计

这是一份2021学年1 简谐运动教学设计

机械振动和机械波·简谐运动·教案   一、教学目的 1．在物理知识方面的要求： 掌握简谐运动的定义；了解简谐运动的运动特征；掌握简谐运动的动力学公式；了解简谐运动的能量变化规律。 2．引导学生通过实验观察，概括简谐运动的运动特征和简谐运动的能量变化规律，培养归纳总结能力。 3．结合旧知识进行分析，推理而掌握新知识，以培养其观察和逻辑思维能力。 二、教学难点 1．重点是简谐运动的定义； 2．难点是简谐运动的动力学分析和能量分析。 三、教具 弹簧振子，挂图。 四、主要教学过程 (一)引入新课 提问1：什么是机械振动？ 答：物体在平衡位置附近做往复运动叫机械振动。 我们来观察这样一个运动：(第一次演示竖直方向的弹簧振子) 提问2：振子做什么运动？ (学生回答时要求注意两点：(1)平衡位置；(2)往复运动。) 日常生活中经常会遇到机械振动的情况：机器的振动，桥梁的振动，树枝的振动，乐器的发声，它们的振动比较复杂，但这些复杂的振动都是由简单的振动的组成的，因此，我们的研究仍从最简单、最基本的机械振动开始。刚才演示的就是一种最简单、最基本的机械振动，叫做简谐运动。 提问3：过去我们研究自由落体等匀变速直线运动是从哪几个角度进行研究的？ (引导学生要从运动学、动力学和能量的变化进行研究。) 今天，我们仍要从运动学(位移、速度、加速度)研究简谐运动的运动性质；从动力学(力和运动的关系)研究简谐运动的特征，再研究能量变化的情况。 (二)新课教学 (第二次演示竖直方向的弹簧振子) 提问4：大家应明确观察什么？(物体) (引导同学注意：观察振子的位移、速度、加速度、受力) 提问5：上述四个物理量中，哪个比较容易观察？ (振子的位移及受力比较容易观察) 提问6：做简谐运动的物体受的是恒力还是变力？力的大小、方向如何变？ (要引导学生回答出：让振子回到平衡位置的力的方向总是与振子的位移相反，且指向平衡位置) 课堂练习：确定图中小球在各个位置所受的合外力和位移(已知：OB＝BC＝5cm；OA＝OD＝10cm，小球与一弹簧连在一起，k＝100N/m，O点为弹簧原长)   小结：简谐运动的受力特点：回复力的大小与位移成正比，回复力的方向指向平衡位置 提问7：简谐运动是不是匀变速运动？   填表时要注意观察演示，提醒同学们注意：观察v的大小和方向，振子在什么位置v最大？ 在什么位置v等于零？v既然是变化的，必须有a。a的变化很难观察，可以从力与运动的关系考虑。完成上述表格。 请同学们在图中标出振子由A到O过程中v和a的方向； 请同学们在图中标出振子由O到D过程中v和a的方向。 小结：简谐运动是变速运动，但不是匀变速运动。加速度最大时，速度等于零；速度最大时，加速度等于零。 提问8：从简谐运动的运动特点，我们来看它在运动过程中能量如何变化？让我们再来观察。 (第四次演示) (这次观察的目的是研究能量变化情况，观察时应注意观察振子与弹簧组成的系统) 提问9：振动前为什么必须将振子先拉离平衡位置？(外力对系统做功) 提问10：在A点，振子的动能多大？系统有势能吗？ 提问11：在O点，振子的动能多大？系统有势能吗？ 提问12：在D点，振子的动能多大？系统有势能吗？ 提问13：在B，C点，振子有动能吗？系统有势能吗？ 完成下表：   小结：简谐运动过程是一个动能和势能的相互转化过程。 (三)总结： (四)布置作业：  位移s的大小位移s的方向力F的大小力F的方向O    A    B    C    D     AAOOODDDOOOAA位移s         速度v         回复力F         加速度a         动能         势能         AAOOODDDOOOAA 动能         势能         总能量