ThedocumentwaspreparedonJanuary2,2021ThedocumentwaspreparedonJanuary2,2021機械振動教案全章教案第九章機械振動一、簡諧運動教學目標基礎目標1、回復力、平衡位置、機械振動2、知道什么是簡諧運動及物體做簡諧運動的條件.3、理解簡諧運動在一次全振動過程中位移、回復力、加速度、速度的變化情況.4、理解簡諧運動的對稱性及運動過程中能量的變化.拔高目標簡諧運動的證明豎直方向彈簧振子,水面上木塊.簡諧運動與力學的綜合題型.簡諧運動周期公式.重難點重點：簡諧運動的特征及相關物理量的變化規律.難點：偏離平衡位置位移的概念及一次全振動中各量的變化.教學過程新課引入知識目標：引入新的運動——機械振動前面已學過的運動：按運動軌跡分：直線運動 按速度特點分：勻變速曲線運動 非勻變速自然界中還有一種更常見的運動：機械振動機械振動在自然界中,經常觀察到一些物體來回往復的運動,如吊燈的來回擺動,樹枝在微風中的擺動,下面我們就來研究一下這些運動具有什么特點.這些運動都有一個明顯的中心位置,物體或物體的一部分都在這個中心位置兩側往復運動.這樣的運動稱為機械振動.當物體不再往復運動時,都停在這個位置,我們把這一位置稱為平衡位置.標出平衡位置平衡位置是指運動過程中一個明顯的分界點,一般是振動停止時靜止的位置,并不是所有往復運動的中點都是平衡位置.存在平衡位置是機械運動的必要條件,有很多運動,盡管也是往復運動,但并不存在明顯的平衡位置,所以并非機械振動.如：拍皮球、人來回走動注意：在運動過程中,平衡位置受力并非一定平衡如：小球的擺動總結：機械振動的充要條件：1、有平衡位置2、在平衡位置兩側往復運動.自然界中還有哪些機械振動鐘擺、心臟、活塞、昆蟲翅膀的振動、浮標上下浮動、鋼尺的振動回復力回復力機械振動的物體,為何總是在平衡位置兩側往復運動結論：受到一個總是指向平衡位置的力觀察：振子在平衡位置右側時,有一個向左的力,在平衡位置左側時,有一個向右的力,這個力總是促使物體回到平衡位置.總結：總是指向平衡位置,它的作用是總使振子回復到平衡位置,這樣的力我們稱之為回復力.在平衡位置時,回復力應該為零回復力：使物體返回平衡位置的力,方向總是指向平衡位置.特點：１．是效果力.按效果命名的力２．可以是某個力,也可以是幾個力的合力,還可以是某個力的分力.偏離平衡位置的位移由于振子總是在平衡位置兩側移動,如果我們以平衡位置作為參考點來研究振子的位移就更為方便.這樣表示出的位移稱為偏離平衡位置的位移.它的大小等于物體與平衡位置之間的距離,方向由平衡位置指向物體所在位置.由初位置指向末位置用ｘ表示.偏離平衡位置的位移與某段時間內位移的區別：偏離平衡位置的位移是以平衡位置為起點,以平衡位置為參考位置.某段時間內的位移,是默認以這段時間內的初位置為起點.四．簡諧運動彈簧振子.一個滑塊通過一個彈簧連在底座上,底座上有許多小孔,和一個皮管相連,對著皮管吹氣,底座上噴出的氣流會使振子浮在底座上方,從而達到減小摩擦的作用,和前面的氣墊導軌相似.演示：彈簧振子的運動,結論：是機械振動.樹枝的振動,沒有什么規律可循,而彈簧的振動具有規律性.接下來研究彈簧振子振動的規律.對彈簧振子振動規律的研究：1、彈簧振子運動過程中Ｆ與x之間的關系.大小關系：根據胡克定律,Ｆ＝k|x|方向關系：Ｆ與x方向相反,取定一正方向后可得,Ｆ＝－kx總結：Ｆ＝－kx彈簧振子運動過程中各物理量的變化情況分析結合右圖分析振子在一次全振動中回復力Ｆ、偏離平衡位置的位移x、加速度a、速度Ｖ的大小變化情況及方向.１Ａ→Ｏ x↓,方向由Ｏ向Ａ F↓,方向由Ａ向Ｏ a↓,方向由Ａ向Ｏ V↑,方向由Ｏ向Ａ振子做加速度不斷減小的加速運動 A′ O A２在O位置,x＝０,F＝０,a＝０,V最大；３Ｏ→Ａ′ x↑,方向由Ｏ向Ａ′ F↑,方向由Ａ′向Ｏ a↑,方向由Ａ′向Ｏ V↓,方向由Ｏ向Ａ′振子做加速度不斷增大的減速運動４在Ａ′位置,x最大,F最大,a最大,V＝０５Ａ′→Ｏ x↓,方向由Ｏ向Ａ′ F↓,方向由Ａ′向O a↓,方向由Ａ′向O V↑,方向由O向Ａ′振子做加速度不斷減小的加速運動６在O位置,x＝０,F＝０,a＝０,V最大；７Ｏ→Ａ x↑,方向由Ｏ向Ａ F↑,方向由Ａ向Ｏ a↑,方向由Ａ向Ｏ V↓,方向由Ｏ向Ａ振子做加速度不斷增大的減速運動８在Ａ位置,x最大,F最大,a最大,V＝０3、簡諧運動定義彈簧振子由于偏離平衡位置的位移和回復力具有明顯的對稱性,導致其速度、加速度等都具有明顯的對稱性,形成的運動是一種簡單而和諧的運動.我們稱之為簡諧運動.定義：物體在跟偏離平衡位置的位移大小成正比,方向總是指向平衡位置的平衡位置的回復力作用下的振動叫簡諧運動.條件：１．有回復力.２．Ｆ＝－kx證明豎直方向的彈簧振子的運動是簡諧運動.證明步驟：1、找平衡位置2、找回復力3、找F=kx4、找方向關系五、課堂小結概念：機械振動、回復力、平衡位置、偏離平衡位置的位移、簡諧運動、簡諧運動的特點方法：如何證明某個運動是簡諧運動六、思考題試證明水面上木塊的振動是簡諧運動試證明：A木塊降到最低點時加速度大于重力加速度gmM3、如圖,m和M兩木塊通過彈簧連接,現將m用力下壓,欲使m彈起時,剛好M對地面壓力為0,m應下壓的距離是多少彈簧的勁度系數為k

mM教學目標基礎目標1.知道什么是一次全振動、振幅、周期和頻率2.理解周期和頻率的關系.3.知道什么是振動的固有周期和固有頻率4.掌握用秒表測彈簧振子周期的操作技能.拔高目標：知道位移和振幅的區別2、知道周期頻率和振幅無關3、知道彈簧振子的周期公式4、能利用彈簧振子的周期性解決相應問題.教學重難點1.振幅和位移的聯系和區別.2.通過實驗說明周期和振幅無關教學內容新課引入觀察表明：簡諧運動是一種周期性運動,與我們學過的勻速圓周運動相似,所以研究簡諧運動時我們也有必要像勻速圓周運動一樣引入周期、頻率等物理量,本節課我們就來學習描述簡諧運動的幾個物理量［板書：振幅、周期和頻率］振幅引入振幅.在鐵架臺上懸掛一豎直方向的彈簧振子,分別用大小不同的力把彈簧振子從平衡位置拉下不同的距離.①兩種情況下,彈簧振子振動的范圍大小不同；②振子振動的強弱不同.為了方便我們描述物體振動的強弱,我們引入振幅.①振幅是描述振動強弱的物理量；②振動物體離開平衡位置的最大距離叫振幅；③振幅的單位是米.2．分析振幅與位移的區別問題：振幅越大,物體的振動越強,能否說物體的位移越大物體在遠離平衡位置的過程中,振幅逐漸增大ａ.振幅是指振動物體離開平衡位置的最大距離；而位移是振動物體所在位置與平衡位置之間的距離.ｂ.對于一個給定的振動,振子的位移是時刻變化的,但振幅是不變的.ｃ.位移是矢量,但振幅是標量.ｄ.振幅等于最大位移的數值.周期和頻率全振動由于簡諧運動具有周期性,故只要研究一次完整的運動就可以反應全部的情況.一次完整的運動我們稱為一次全振動.從A點開始,一次全振動的完整過程：［Ａ′→Ｏ→Ａ→Ｏ→Ａ′］兩次以同樣的速度經過同一位置之間的時間間隔誤解：兩次經過同一位置之間的時間間隔.2、周期和頻率做簡諧運動的物體完成一次全振動所需的時間,叫做振動的周期,單位：秒.單位時間內完成的全振動的次數,叫頻率,單位：赫茲.周期和頻率之間的關系：Ｔ＝周期和頻率都是描述振動快慢的物理量,周期越大,振動越慢,頻率越大,振動越快.周期和振幅無關問題：如果改變振幅,周期是否改變實驗：用一個大的電子鐘,改變振幅,分別記一下半分鐘內振動的次數.在尺上標下平衡位置,從平衡位置開始計時結論：周期與振幅無關.周期與哪些因素有關定性實驗：改變振子質量,改變彈簧勁度系數.結論：與振子質量和彈簧有關.推導：只要振子系統確定了,其周期就是一個固定值,不會改變除了彈簧振子外,其他的振動物體也具有相同的特點,所以我們把一個振動物體的周期稱之為固有周期,其頻率稱為固有頻率.生活中的現象：吉他弦或其他琴弦.前提：音調高低是由頻率決定.現象：用力撥動琴弦,撥的幅度不同,聲音大小不同,但音調高低都一樣.即振幅不影響頻率.板書振動物體離開平衡位置的最大距離ｍ是標量振幅A表示振動的強弱等于振動物體的最大位移的絕對值描述簡諧運動的物理量動的物理量描述簡諧運動的物理量動的物理量周期T只有物體振動狀態再次恢復到與起始時刻完全相同時,物體才完成一次全振動單位時間內完成的全振動的次數ＨｚＴ＝頻率ｆ當周期T與頻率ｆ是振動系統本身的性質決定時,叫固有周期或固有頻率小結1.振幅是振動物體離開平衡位置的最大距離；振動物體完成一次全振動所需要的時間叫周期；單位時間內完成全振動的次數叫頻率.2.當振動物體以相同的速度相繼通過同一位置所經歷的過程就是一次全振動；一次全振動是簡諧運動的最小運動單元,振子的運動過程就是這一單元運動的不斷重復.3.由于物體振動的周期和頻率只與振動系統本身有關,所以也叫固有周期和固有頻率.課堂思考及課后思考題經過一個周期,物體走的路程是幾倍的振幅半個周期,是否一定走2倍的振幅1/4個周期,是否一定走一個振幅2、一質點在平衡位置O附近做簡諧運動,它離開平衡位置向N點運動,經ｓ第一次經過N點,再經過ｓ第二次通過N點,則該質點的周期為多少ｓ該質點再經過多少ｓ第三次經過N點3、如圖所示,振動質點做簡諧運動,先后以相等而反向的加速度經過ａ、ｂ兩點時,歷時2ｓ,過ｂ點后又經2ｓ,仍以相同加速度再經ｂ點,其振動周期為________.

三、簡諧運動的圖象教學目標1、理解振動圖象的物理意義；2、利用振動圖象求振動物體的振幅、周期及任意時刻的位移；3、會將振動圖象與振動物體在某時刻位移與位置對應,并學會在圖象上分析與位移x有關的物理量.速度v,加速度a,恢復力F.4、觀察砂擺演示實驗中拉動木板勻速運動,讓學生學會這是將質點運動的位移按時間掃描的基本實驗方法.重點、難點分析1．重點：簡諧運動圖象的物理意義.2．難點：振動圖象與振動軌跡的區別.教學過程一、新課引入質點做直線運動時,x-t圖象形象地說明質點的位移隨時間變化的規律.若以質點的初始位置為坐標原點,x表示質點的位移.提問1：初速度為零的勻加速直線運動物體的位移隨時間變化規律如何并畫出位移-時間的圖象.提問2：x-t圖象是拋物線,其圖象的橫縱坐標、原點分別表示什么物體運動的軌跡是什么答2：橫軸表示時間；縱軸表示位移；坐標原點表示計時、位移起點.物體運動的軌跡是直線.物體做簡諧運動,是周期性變化的運動,它的位移隨時間變化的規律又是什么樣的呢這正是本節要解決的問題.二、圖象的形成方法1、頻閃照相前邊我們已經知道對于頻閃照片：是每隔相等的時間,給物體照一次相,我們假設相鄰兩次閃光的時間間隔為ｔ0,則照片上記錄的是每隔時間ｔ0振子所在的位置.列表、讀數,把對應于不同時刻的位置記錄下來.第一個周期時間t0t02t03t04t05t06t0位移xmm-10第二個周期時間t6t07t08t09t010t011t012t0位移xmm-10方法2：砂擺演示：下面的木板不動,讓砂擺振動.1．砂在木板上來回劃出一條直線,說明振動物體僅僅只在平衡位置兩側來回運動,但由于各個不同時刻的位移在木板上留下的痕跡相互重疊而呈現為一條直線.2．砂子堆砌在一條直線上,堆砌的沙子堆,它的縱剖面是矩形嗎學生答：砂子不是均勻分布的,中央部分即平衡位置處堆的少,在擺的兩個靜止點下方,砂子堆的多如圖2,因為擺在平衡位置運動的最快.講解：質點做的是直線運動,但它每時刻的位移都有所不同.如何將不同時刻的位移分別顯示出來呢演示：讓砂擺振動,同時沿著與振動垂直的方向勻速拉動擺下的長木板現象：原先成一條直線的痕跡展開成一條曲線.二、圖象的物理意義1．x-t圖線是一條質點做簡諧運動時,位移隨時間變化的圖象.2．振動圖象的橫坐標表示的是時間t,因此,它不是質點運動的軌跡,質點只是在平衡位置的兩側來回做直線運動.3．振動圖象是正弦曲線還是余弦曲線,這決定于t=0時刻的選擇.提醒學生注意,t=T/4處,位移x最大,此時位移數值為振幅A,在t=T/8角形.要強調圖線為正弦曲線.三、簡諧運動圖象描述振動的物理量通過圖5振動圖象,回答直接描述量.答：振幅為5cm,周期為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任意時刻的位移t.2．間接描述量：請學生總結回答③x-t圖線上一點的切線的斜率等于V.例：求出上圖振動物體的振動頻率,角及t=5s時的瞬時速度.請同學計算并回答t=5s,x=5cm處曲線的斜率為0,速度v=0.四、從振動圖象中的x分析有關物理量v,a,F簡諧運動的特點是周期性.在回復力的作用下,物體的運動在空間上有往復性,即在平衡位置附近做往復的變加速或變減速運動；在時間上有周期性,即每經過一定時間,運動就要重復一次.我們能否利用振動圖象來判斷質點x,F,v,a的變化,它們變化的周期雖相等,但變化步調不同,只有真正理解振動圖象的物理意義,才能進一步判斷質點的運動情況.例：圖6所示為一彈簧振子的振動圖象.分析：求A,f求t=0時刻,單擺的位置；若規定振子以偏離平衡位置向右為正,求圖中O,A,B,C,D各對應振動過程中的位置；t=,對質點的x,F,v,a進行分析.畫出3－4秒內的圖像①由振動圖象知A=3cm,T=2s,②t=0時刻從振動圖象看,x=0,質點正擺在E點即將向G方向運動.③振動圖象中的O,B,D三時刻,x=0,故擺都在E位置,A為正的最大位移處,即G處,C為負的最大位移處,即F處.④t=,x=-3cm,由F=-kx,F與X反向,F∝X,由回復力F為正的最大值,a∝F,并與F同向,所以a為正的最大值,C點切線的斜率為零,速度為零.由F=-kx,F=ma,分析可知：1．x＞0,F＜0,a＜0；x＜0,F＞0,a＞0.2．x-t圖線上一點切線的斜率等于v；v-t圖線上一點切線的斜率等于a.3．x,v,a的變化周期都相等,但它們變化的步調不同.五、應用：心電圖地震儀繪制的圖線六、課堂小結1．簡諧運動的圖象表示做簡諧運動的質點的位移隨時間變化的關系,是一條正弦或余弦曲線曲線,不是質點運動的軌跡.2．從振動圖象可以看出質點的振幅、周期以及它在任意時刻的位移.3．凡與位移x有關的物理量速度v,加速度a,回復力F等都可按位移x展開,均可在圖象上得到間接描述,為進一步分析質點在某段時間內的運動情況奠定基礎.七、板書設計簡1.圖象諧運2.物理意義：振動物體的位移隨時間變化的規律動3.從圖象上直接看出的振動情況有：的①任意時刻對平衡位置的位移,或由振動位移判定對應的時刻.圖②振動周期T,振幅A象③任意時刻回復力和加速度的方向④任意時刻的速度方向4.應用——心電圖、地震監測儀等

四、單擺教學目標1.理解單擺振動的特點及它做簡諧運動的條件；2.觀察演示實驗,概括出周期的影響因素,培養學生由實驗現象得出物理結論的能力.3.掌握并學會應用單擺振動的周期公式.重點、難點分析1．本課重點在于掌握好單擺的周期公式及其成立條件.2．本課難點在于單擺回復力的分析.解決方案：對于重點內容通過課堂鞏固練習加深印象.本課難點在于力的分析上,由教師畫好受力分析圖,用彩粉筆標示,同時引導學生看書,這部分內容屬于A類要求及了解內容,只要使大部分學生能明白基本過程即可,重在強調最后結論.教學過程單擺振動的特點回復力和平衡位置單擺及其平衡位置一根繩子上端固定,下端系著一個球.物理上的單擺,是在一個固定的懸點下,用一根不可伸長的細繩,系住一個一定質量的質點,在豎直平面內小角度地擺動.如果懸掛小球的細線的伸縮和質量可以忽略,線長又比球的直徑大得多,這樣的裝置叫單擺.問題：為什么對單擺有上述限制要求呢①線的伸縮和質量可以忽略——使擺線有一定的長度而無質量,質量全部集中在擺球上.②線長比球的直徑大得多,可把擺球當作一個質點,只有質量無大小,懸線的長度就是擺長.單擺是實際擺的理想化的物理模型.另外,單擺繩要輕而長,球要小而重都是為了減少阻力.2、單擺的回復力答：單擺的回復力由繩的拉力和重力的合力來提供.分析過程：1、不可能是重力或繩子的拉力.2、不可能是重力和拉力的合力.①在研究擺球沿圓弧的運動情況時,要以不考慮與擺球運動方向垂直的力,而只考慮沿擺球運動方向的力,如圖乙所示.②因為Ｆ′垂直于ｖ,所以,我們可將重力G分解到速度ｖ的方向及垂直于ｖ的方向.且Ｇ1＝Ｇsinθ＝mgsinθＧ2＝Gcosθ＝mgcosθ③說明：正是沿運動方向的合力Ｇ1＝mgsinθ提供了擺球擺動的回復力.單擺振動是簡諧運動推導：在擺角很小時,sinθ＝又回復力Ｆ＝mgsinθＦ＝mg·ｘ表示擺球偏離平衡位置的位移,ｌ表示單擺的擺長在擺角θ很小時,回復力的方向與擺球偏離平衡位置的位移方向相反,大小成正比,單擺做簡諧運動.知道簡諧運動的圖象是正弦或余弦曲線,那么在擺角很小的情況下,既然單擺做的是簡諧運動,它振動的圖象也是正弦或余弦曲線.三、單擺的周期1、周期與振幅無關演示1擺角小于5°的情況下,把兩個擺球從不同高度釋放.現象：擺球同步振動,說明單擺振動的周期和振幅無關.2、周期與擺球質量無關演示2將擺長相同,質量不同的擺球拉到同一高度釋放.現象：兩擺球擺動是同步的,即說明單擺的周期與擺球質量無關.那么就可以用這兩個單擺去研究周期和振幅的關系了,在做之前還要明確一點,振幅是不是可任意取這個實驗主要是為研究屬于簡諧運動的單擺振動的周期,所以擺角不要超過5°.3、剛才做過的兩個演示實驗,證實了單擺振動周期和擺球質量、振幅無關,那么周期和什么有關由前所說這兩個擺擺長相等,如果L不等,改變了這個條件會不會影響周期演示3取擺長不同,兩個擺球從某一高度同時釋放,注意要α＜5°.現象：兩擺振動不同步,而且擺長越長,振動就越慢.這說明單擺振動和擺長有關.具體有什么關系呢實驗,將擺長變為原來的四倍,再測周期.荷蘭物理學家通過精確測量得到單擺周期公式：4、單擺周期的這種與振幅無關的性質,叫做等時性.單擺的等時性是由伽利略首先發現的.此處可以講一下伽利略發現單擺等時性的小故事.鐘擺的擺動就具有這種性質,擺鐘也是根據這個原理制成的,據說這種等時性最早是由伽利略從教堂的燈的擺動發現的.如果條件改變了,比如說拿出擺鐘展示這個鐘走得慢了,那么就要把擺長調整一下,應縮短L,使T減小；如果這個鐘在北京走得好好的,帶到廣州去會怎么樣由于廣州g小于北京的g值,所以T變大,鐘也會走慢；同樣,把鐘帶到月球上鐘也會變慢.5、思考：用空心鐵球內部裝滿水做擺球,若球正下方有一小孔,水不斷從孔中流出,從球內裝滿水到水流完為止的過程中,其振動周期的大小是______.A.不變B.變大C.先變大后變小再回到原值D.先變小后變大再回到原值四、幾種非常規擺1、雙線擺2、弧形槽內的擺五、小結1.單擺是一種理想化的振動模型,單擺振動的回復力是由擺球重力沿圓弧切線方向的分力mgsinθ提供的.2.在擺角小于５°時,回復力Ｆ＝－ｘ.單擺的振動可看成簡諧運動.3.單擺的振動周期跟振幅、擺球質量的大小無關,跟擺長的平方根成正比,跟重力加速度的平方根成反比,即Ｔ＝２π.六、板書設計①組成擺線—結實的不可伸長的細線,線長比球的直徑大得多①組成擺球—選用密度大的實心球理論證明：θ很小時①回復力Ｆ＝mgsinθ單②單擺在擺②F與ｘ方向相反擺角很小時③F=實驗驗證：用砂擺的圖象驗證③單擺的周期與振幅無關——等時性T=2與擺長的二次方根成正比與重力加速度的二次方根成反比七、思考題1.如圖為一雙線擺,二擺線長均為ｌ,懸點在同一水平面上,使擺球A在垂直于紙面的方向上振動,當A球從平衡位置通過的同時,小球B在A球的正上方由靜止放開,小球A、B剛好正碰,則小球B距小球A的平衡位置的距離等于多少2.如右圖所示,光滑軌道的半徑為２ｍ,C點為圓心正下方的點,A、B兩點與C點相距分別為６ｃｍ與２ｃｍ,ａ、ｂ兩小球分別從A、B兩點由靜止同時放開,則兩小球相碰的位置是_______.點點右側點左側D.不能確定3.一個擺鐘從甲地拿到乙地,它的鐘擺擺動加快了,則下列對此現象的分析及調準方法的敘述中正確的是_______.A.ｇ甲＞ｇ乙,將擺長適當增長B.ｇ甲＞ｇ乙,將擺長適當縮短C.ｇ甲＜ｇ乙,將擺長適當增長D.ｇ甲＜ｇ乙,將擺長適當縮短4.一個單擺掛在電梯內,發現單擺的周期增大為原來的2倍,可見電梯在做加速運動,加速度ａ為_______.A.方向向上,大小為ｇ／２B.方向向上,大小為３ｇ／４C.方向向下,大小為ｇ／４D.方向向下,大小為3/4ｇ五、簡諧運動的能量

阻尼振動

教學目標1.知道振幅越大,振動的能量總機械能越大；2.對單擺,應能根據機械能守恒定律進行定量計算；3.對水平的彈簧振子,應能定量地說明彈性勢能與動能的轉化；4.知道什么是阻尼振動和阻尼振動中能量轉化的情況.5.知道在什么情況下可以把實際發生的振動看作簡諧運動.教學重點1.對簡諧運動中能量轉化和守恒的具體分析.2.什么是阻尼振動.教學難點關于簡諧運動中能量的轉化.教學過程一、導入新課1.演示：取一個單擺,將其擺球拉到一定高度后釋放,觀察它的單擺擺動,最后學生概括現象；2.現象：單擺的振幅會越來越小,最后停下來.3.教師講解引入：實際振動的單擺為什么會停下來,今天我們就來學習這個問題.板書：簡諧運動的能量阻尼振動.二、新課教學1.簡諧運動的能量1用多媒體模擬：水平彈簧振子在外力作用下把它拉伸,松手后所做的簡諧運動.單擺的擺球被拉伸到某一位置后所做的簡諧運動；如下圖甲、乙所示2試分析彈簧振子和單擺在振動中的能量轉化情況,并填入表格.表一：振子的運動A→OO→A′A′→OO→A能量的變化動能增大減少增大減少勢能減少增大減少增大總能不變不變不變不變表二：單擺的運動A→OO→A′A′→OO→A能量的變化動能增大減少增大減少勢能減少增大減少增大總能不變不變不變不變3學生討論分析后,抽代表回答,并把結果填入表中.4用實物投影儀出示思考題：①彈簧振子或單擺在振幅位置時具有什么能該能量是如何獲得的②振子或單擺在平衡位置時具有什么能該能量又是如何獲得的③為什么在表格的總能量一欄填不變5學生討論后得到：①彈簧振子或單擺在振幅位置時具有彈性勢能或重力勢能,這些能量是由于外力對振子或擺球做功并使外界的能量轉化為彈性勢能或重力勢能儲存起來.②在平衡位置時振子或擺球都具有動能,這個能量是由重力勢能或彈性勢能轉化而來的.③因為在振子和擺球的振動過程中,只有彈力或只有重力做功,系統的機械能守恒.6教師總結在外力的作用下,使振子或擺球振動起來,外力對它們做的功越多,振子或擺球獲得的勢能也越大,同時振幅也越大；振子或單擺振動起來之后,由于是簡諧運動,所以能量守恒,此后它的振幅將保持不變.板書：簡諧運動是理想化的振動,振動過程中系統的能量守恒；系統的能量與振幅有關,振幅越大,能量越大.7用多媒體重新展示振子和彈簧的簡諧運動：并讓學生畫出其運動的圖象：上述圖象中①是錯誤的,因為我們展示的振動都是從振幅處起振的,所以①不對；②③都是正確的,之所以不同是由于所選定的正方向不同而產生的.三、阻尼振動1過渡引言：上邊我們研究了簡諧運動中能量的轉化,對簡諧運動而言,一旦供給振動系統以一定的能量,使它開始振動,由于機械能守恒,它就以一定的振幅永不停息地振動下去,所以簡諧運動是一種理想化的振動.下邊我們來觀察兩個實際振動.2演示：①實際的單擺發生的振動.②敲擊音叉后音叉的振動.3學生描述觀察到的現象：單擺和音叉的振幅越來越小,最后停下來.4討論并解釋現象在單擺和音叉的振動過程中,不可避免地要克服摩擦及其他阻力做功,系統的機械能就要損耗,振動的振幅就會逐漸減小,機械能耗盡之時,振動就會停下來了.5要求學生畫出上述單擺和音叉的運動圖象：6教師總結并板書：①由于振動系統受到摩擦和其他阻力,即受到阻尼作用,系統的機械能隨著時間而減少,同時振幅也逐漸減小,這樣的振動叫阻尼振動.②阻尼過大時,系統將不能發生振動；阻尼越小,振幅減小得越慢.7講解：①所謂“阻尼”是指消耗系統能量的因素,它主要分兩類：一類是摩擦阻尼,例如單擺運動時的空氣阻力等；另一類是輻射阻尼,例如音叉發聲時,一部分機械能隨聲波輻射到周圍空間,導致音叉振幅減小.②如果外界不斷給振動系統補充由于阻尼存在而導致的能量損耗,從而使振動的振幅不變,我們把這類振動叫無阻尼振動.③無阻尼振動也是等幅振動.8學生閱讀課文,回答在什么情況下,阻尼振動可以作為簡諧振動來處理學生答：當阻尼很小時,在一段不太長的時間內,看不出振幅有明顯的減小,就可以把它作為簡諧運動來處理.四、小結1.振動物體都具有能量,能量的大小與振幅有關.振幅越大,振動的能量也越大.2.對簡諧運動而言,振動系統一旦獲得一定的機械能,振動起來,這一個能量就始終保持不變,只發生動能與勢能的相互轉化.3.振動系統由于受到外界阻尼作用,振動系統的能量逐漸減小,振幅逐漸減小,這種振動叫阻尼振動,實際的振動系統都是阻尼振動,簡諧振動只是一種理想的模型.

六、受迫振動、共振教學目標1.知道什么是受迫振動,知道受迫振動的頻率等于驅動力的頻率.2.知道什么是共振以及發生共振的條件.3.知道共振的應用和防止的實例.教學重點1.什么是受迫振動.2.什么是共振及產生共振的條件.教學難點1.物體發生共振決定于驅動力的頻率與物體固有頻率的關系,與驅動力大小無關.2.當f驅＝ｆ固時,物體做受迫振動的振幅最大.教學過程一、導入新課1.什么是阻尼振動學生答：實際的振動系統不可避免地要受到摩擦阻力和其他因素的影響,系統的機械能損耗,導致振動完全停止,這類振動叫阻尼振動.2.引入：同學們,我們知道,物體之所以做阻尼振動,是由于機械能在損耗,那么如果在機械能損耗的同時我們不斷地給它補充能量物體的振動情形又如何呢本節課我們來研究有關的問題.二、新課教學1.受迫振動1演示,用右圖所示的實驗裝置①向下拉一下振子,觀察它的振動情況.②學生答：振子做的是阻尼振動.③請一位同學勻速轉動把手,觀察振動物體的振動情形和剛才有什么不同學生答：剛才振子振動一會就停下來,而現在振子能夠持續地振動下去.教師問：使振子能夠持續振動下去的原因是什么學生答：是把手給了振動系統一個周期性的力的作用.2通過上述演示分析后,教師總結并板書①作用于振動系統,使系統能持續地振動下去的外力叫驅動力.②物體在外界驅動力作用下所做的振動叫受迫振動.3教師問：如果我們給系統施加一作用時間很短的驅動力,系統能持續地振動下去嗎學生討論后得到要想使物體能持續地振動下去,必須給振動系統施加一個周期性的驅動力作用.4同學們想一想：有哪些物體做的是受迫振動學生答：發動機正在運轉時汽車本身的振動；正在發聲的揚聲器紙盒的振動；飛機從房屋上飛過時窗玻璃的振動；我們聽到聲音時耳膜的振動等.教師對學生進行激勵評價,提醒學生要注意多觀察生活,并把學到的物理知識聯系實際加以應用.5多媒體展示幾個受迫振動的實例①電磁打點計時器的振針；②工作時縫紉機的振針；③揚聲器的紙盒；④跳水比賽時,人在跳板上走過時,跳板的振動；⑤機器底座在機器運轉時發生的振動.6教師講：通過剛才的學習,我們知道物體在周期性的驅動力作用下所做的振動叫受迫振動；那么周期性作用的驅動力的頻率、受迫振動的頻率、系統的固有頻率之間有什么關系呢①還以上圖中的裝置進行如下演示：用不同的轉速分別勻速地轉動把手,觀察振子的振動快慢情況.②學生敘述觀察到的現象：當把手轉速小時,振子振動較慢；當把手轉速大時,振子振動較快.③定性總結：物體做受迫振動時,振子振動的快慢隨驅動力變化的快慢而變化.7教師：經過定量實驗證明①物體做受迫振動時,振動穩定后的頻率等于驅動力的頻率.②受迫振動的頻率跟物體的固有頻率沒有關系.三、共振過渡引言：受迫振動的頻率等于驅動力的頻率,與物體的固有頻率無關,但是如果驅動力的頻率接近或等于物體的固有頻率時又會發生什么現象呢1演示實驗二①介紹右圖所示的共振演示儀在一根張緊的繩子ab上掛了幾個擺,其中A、B、C的擺長相等.②演示：先讓A擺擺動,觀察在擺動穩定后的現象.③學生描述看到的現象.A擺動起來后,B、C、D、E也隨之擺動,但是它們擺