简谐振动讲义

1、简谐振动讲解教案主讲人:霍国智 课题：简谐振动班级：高中一年级X班 时间：X年X月X 单位：物理与电子信息学院物理2001汉班教学目的:、知道什么是简谐运动以及物体在什么样的力作用下作简谐运动了解简谐运动的若干实例。2、理解简谐运动在一次振动过程中位移、回复力、加速度、速度的变化情况。教师的教学行为应用技能学生行为使用媒体上课（显示声音的产生）初中我们学习过声现象，下面同学们回忆一下，发声的物体有什么共同的特点?回答正确，我们知道发声的物体都在振动。同学们能举出哪些与振动有关的例子？回答较好。（单击）同学们说的琴弦、音叉、锣、鼓等物体在发声的时候都在振动，在我们生活的周围，有许多的振动的例子如：钟摆的摆动、水面上浮标的浮动、微风中树梢的摆动，这些都是振动现象，我们脚下的大地也经常发生振动，只是我们感觉不到，大地的剧烈振动就是地震。可见振动现象是自然界中广泛存在的。今天我们就来深入的学习振动的物理规律。下面我们做一个实验。我把一个弹簧的一端固定，另一端挂一重物。下面我向下拉弹簧使重物移开一段距离，同学们注意观察，我松手后重物的运动情况。为了使实验现象明显我们看屏幕。这是实验的整个过程。（

2、超连接） 提问措辞焦点化控制操作提出观察任务回忆、回答：发声的物体都在振动回答：琴弦，音叉，锣，鼓注意 观察投影：主页面显示声音的产生投影：（课件蓝屏）弹簧 重物 实物演示弹簧的振动演示：弹簧的振动教师的教学行为应用技能学生行为使用媒体下面我找一位同学描述一下我们所观察到的现象。回答较准确，观察的较为仔细。像这样的振动就叫做机械振动。（单击：显示机械振动）机械振动简称为振动。（单击）这节课我们来研究振动的规律：我们以前在学习平抛运动的时候，把平抛运动分解成竖直方向上的自由落体运动，和水平方向上的匀速直线运动。使得过程简单化。在这里,我们用什么方法来研究振动呢？（讨论）方法很多，但我们研究物理规律一般的方法是从简单到复杂、从特殊到一般。研究振动规律也可以这样做。我们今天就从最简单、最基本的振动着手，这种振动叫做简谐振动。（切到简谐振动）下面我们以弹簧振子为例来研究。我们先看一下什么是弹簧振子：（点击弹簧振子）我们把小球和弹簧连在一起，穿在一水平杆上。把一端固定，注意杆一定要非常的光滑，弹簧的质量远小于小球的质量，这样我们就可以忽略摩擦力和弹簧的重力对小球运动的影响。向左压小球然后放手，则

3、小球在杆上不停的做往复运动，这就构成了一个弹簧振子。（超连接）弹簧振子为什么会振动呢？现在我们就来共同探讨一下。提问讨论 提问建立物理思想与下面内容形成连接设计思想提出问题与旧知识形成连接回答：重物在上下做往复运动。思考 讨论注意观察投影： 机械振动投影：简谐振动投影：弹簧振子投影：弹簧振子超连接教师的教学行为应用技能学生行为使用媒体我们知道。物体运动状态的改变是因为有力对其作用，现在我们对振子做受力分析。（切到受力分析，点击超连接）振子在运动过程中受到几个力的作用？（前面提到摩擦力，弹簧的重力忽略不计）三个力的关系如何？对振子的运动有什么样的影响？重力、支持力对振子运动无影响，我们就不去研究它们，只研究弹簧的弹力。同学们注意观察弹力有什么特点？（点击超连接）我们会发现有这么几个特殊点：O点、B点、C点。当振子在O点时，弹簧无形变对振子的作用力为0。在B、C点，弹力的大小最大。我们就把整个运动过程分为以O、B、C三点为界的的几段。我们还会发现，振子无论从哪个方向运动到O点，弹力都变为0，我们就把O点称为平衡位置。现在由平衡位置压到左方B点，弹簧有怎样的变化？对小球有无力的作用？方向怎样

4、？松手后会有什么现象呢？（点击受力分析）会向O点方向运动，在向O点运动过程中，振子的运动状态是什么样的？（下一页）当我们把振子压向左方的时候，弹簧就被压缩，产生一个使振子回到平衡位置的力。放开振子，它就在这个力的作用下向右做加速运动，随着离平衡位置越近，弹力就越小，因此加速度就越小，但加速度方向不变，所以速度越来越大（但增加的越来越慢）。（上一页）提出研究方向提出问题提问提出研究思想提问提问认真观察积极思考回答：小球受到三个力的作用，重力，支持力，弹力。支持力与弹力互为平衡力。对振子运动无影响仔细观察 回答：弹力随着位移变化而变化，在O点处最小，在B、C点处，最大。答：被压缩，产生弹力，方向向右小球向右运动加速度减小的加速运动投影：力与运动投影：受力分析演示教师的教学行为应用技能学生行为使用媒体当振子运动到O点，它的运动状态是什么样的？为什么？当振子运动到O点，弹簧形变消失，振子不再受到弹簧的弹力，加速度为0，它的速度不再增加，也就是说，此时振子的达到最大速度。当振子越过O点后它的运动状态又是什么样的？为什么？当振子越过O点由于惯性的作用振子不会停止，会继续向右运动，当越过平衡位置，向

5、右运动的过程中，要拉伸弹簧，被拉伸的弹簧会产生一个阻碍振子运动的力，使它做减速运动。当振子运动到位置C时，速度是多大？此后，振子的运动状态是什么样的？为什么？当振子运动到位置C时，由于弹力的作用振子向左做加速运动。跟前面的情形一样。振子越过平衡位置，再次向B点运动。这样就完成了一次全振动。以后振子就会重复上述过程，在B、C间往复运动。(超连到简谐振动)我们发现：在整个过程中，振子受到弹力。这个弹力有什么特点？它有什么作用？（超连接力与位移）振子在振动过程中，受到弹力这个力的方向，总是跟振子偏离平衡位置的位移方向相反（指向平衡位置）它的作用能使振子返回平衡位置，所以叫回复力。（连到回复力）根据胡克定律，在弹簧发生形变时，弹力F与形变长度x有什么关系？提问提问提问回答：速度最大继续运动，因为惯性的作用小球向右作减速运动速度为0向左运动因为弹力的作用总是指向平衡位置，作用是使振子回到平衡位置正比 F=k x投影：振动演示投影：力与位移投影： 显示回复力及其定义教师的教学行为应用技能学生行为使用媒体弹簧振子的回复力F的大小跟位移x也成正比，它们的关系可以用下式来表达（单击 显示 F=KX）式中k是比例系数，对于弹簧振子来说，她就是弹簧的弹性系数，式中的负号，表示回复力跟振子的位移方向成反比。（单击）象弹簧振子那样的振动，就叫简谐振动（显示简谐振动）我们归纳一下，什么是简谐振动？物体在跟位移大小成正比，并且总是指向平衡位置的力的作用下的振动。（单击显示定义）简谐振动是最简单、最基本的机械振动。（单击）在这节课里，我们学习了什么是什么是简谐运动以及物体在什么样的力作用下作简谐运动以及简谐运动在一次振动过程中位移、回复力、加速度、速度的变化情况。并总结出回复力与位移的关系。课后请同学们思考：加速度与位移有什么关系？提问思考讨论：回答：物体在跟位移大小成正比，并且总是指向平衡位置的力的作用下的振动。显示：胡克定律投影：简谐振动教师的教学行为应用技能学生行为使用媒体教师的教学行为应用技能学生行为使用媒体教师的教学行为应用技能学生行为使用媒体6

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