1、简谐运动【教学目标】1了解什么是机械振动、简谐运动。2正确理解简谐运动图象的物理含义，知道简谐运动的图象是一条正弦或余弦曲线。【教学重点】掌握简谐运动的回复力特征及相关物理量的变化规律。【教学难点】1分清偏离平衡位置的位移与位移的概念。2知道在一次全振动中速度的变化。【教学过程】一、复习提问、新课导入教师：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。二、新课教学（一）机械振动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
2、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？归纳：1定义：物体在平衡位置（中心位置）两侧附近所做往复运动。通常简称为振动。平衡位置指的是振子原来静止时的位置。（一般情况下指物体在没有振动时所处的位置。）2特点：（1）对称性。（2）周期性。教师：观察判断下列物体的运动是否是机械振动：（二）弹簧振子教师展示弹簧振子的运动，引出：1概念：小球和弹簧所组成的系统称作弹簧振子，有时也把这样的小球称做弹簧振子或简称振子。2弹簧振子是理性化模型：（1）不计阻力。（2）弹簧的质量与小球相比可以忽略。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。让学生观察总结弹簧振
3、子运动有什么特点。（三）弹簧振子的位移时间图象1位移x：振动物体的位移x用从平衡位置指向物体所在位置的有向线段表示。2画法：振动物体的位移x用从平衡位置指向物体所在位置的有向线段表示。坐标原点平衡位置横坐标振动时间纵坐标振子偏离平衡位置的位移规定在点右边时位移为正，左边时位移为负。3弹簧振子的位移时间图象教师：要进一步研究弹簧振子的运动规律，我们首先来研究振子的位移如何变化。说明：以小球的平衡位置为坐标原点，沿运动方向建立坐标轴。规定小球在平衡位置右边时，位移为正，在平衡位置左边时，位移为负。教师：用频闪照相的方法来显示振子在不同时刻的位置。思考：如何理解这就是振子的位移时间图象，即x-t图象
4、。学生：思考、讨论、发表见解。因为摄像底片从下向上匀速运动，底片运动的距离与时间成正比。因此，可用底片运动的距离代表时间轴。振子的频闪照片反映了不同时刻，振子离开平衡位置的位移。也就是位移随时间变化的规律。教师：上图中画出的小球运动的x-t图象很像正弦曲线，是不是这样呢？方法一、验证法：假定是正弦曲线，可用刻度尺测量它的振幅和周期，写出对应的表达式，然后在曲线中选小球的若干个位置，用刻度尺在图中测量它们的横坐标和纵坐标，代入所写出的正弦函数表达式中进行检验，看一看这条曲线是否真的是一条正弦曲线。方法二、拟合法：在图中，测量小球在各个位置的横坐标和纵坐标，把测量值输入计算机中作出这条曲线，然后按
5、照计算机提示用一个周期性函数拟合这条曲线，看一看弹簧振子的位移时间的关系可以用什么函数表示。结论：弹簧振子的振动图像是一条正弦曲线。教师用沙摆进行演示，加深学生的记忆。【演示】当弹簧振子振动时，沿垂置于振动方向匀速拉动纸带，沙摆在摆动的过程中就在纸带上画出一条振动曲线。说明：匀速拉动纸带时，纸带移动的距离与时间成正比，纸带拉动一定的距离对应振子振动一定的时间，因此纸带的运动方向可以代表时间轴的方向，纸带运动的距离就可以代表时间。介绍这种记录振动方法的实际应用例子：心电图仪、地震仪。理论和实验都证明：简谐运动的振动图象都是正弦或余弦曲线。让学生思考后回答：振动图象在什么情况下是正弦，什么情况下是
6、余弦？（由开始计时的位置决定。）【例题】（1）质点离开平衡位置的最大位移？（2）2s末、4s末、8s末、10s末质点位置在哪里？（3）2s末、6s末质点朝哪个方向运动？（4）质点在6s末、14s末的位移是多少？（5）质点在4s、16s内通过的路程分别是多少？【练习检测】1思考判断（正确的打“”，错误的打“”）（1）弹簧振子的平衡位置都在原长处。（）（2）振动的物体可以做直线运动，也可以做曲线运动。（ ）（3）弹簧振子的运动是简谐运动。（ ）（4）振子的位移相同时，速度也相同。（）（5）简谐运动的图象都是正弦或余弦曲线。（ ）2下列运动中属于机械振动的是（ABE）A小鸟飞走后树枝的运动B爆炸声引
7、起窗子上玻璃的运动C匀速圆周运动D竖直向上抛出的物体的运动E人说话时声带的振动3如图所示，弹簧下端悬挂一钢球，上端固定组成一个振动系统，用手把钢球向上托起一段距离，然后释放，下列说法正确的是（CDE）A钢球运动的最高处为平衡位置B钢球运动的最低处为平衡位置C钢球速度最大处为平衡位置D钢球原来静止时的位置为平衡位置E钢球在平衡位置时所受合力为零4如图所示是用频闪照相的方法获得的弹簧振子的位移时间图象，若x轴方向为图中水平方向，y轴方向为图中竖直方向，下列有关该图象的说法中正确的是（ACE）A该图象的坐标原点是建立在弹簧振子的平衡位置B从图象可以看出小球在振动过程中是沿x轴方向移动的C从图象可以看
8、出小球在振动过程中是沿y轴方向移动的D为了显示小球在不同时刻偏离平衡位置的位移，让底片沿垂直x轴方向匀速运动E图象中小球的疏密显示出相同时间内小球位置变化的快慢不同5如图所示是表示一质点做简谐运动的图象，下列说法正确的是（ACD）At0时刻振子的加速度最大Bt1时刻振子正通过平衡位置向正方向运动Ct2时刻振子的位移最大Dt3时刻振子正通过平衡位置向正方向运动E该图象是从平衡位置开始计时画出的6如图所示是某振子做简谐运动的图象，以下说法中正确的是（BDE）A因为振动图象可由实验直接得到，所以图象就是振子实际运动的轨迹B振动图象反映的是振子位移随时间变化的规律，并不是振子运动的实际轨迹C振子在B位置的位移就是曲线BC的长度D振子运动到B点时的速度方向沿x轴负方向E振子运动到C点时，加速度为零，速度最大