《簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖象2》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖象2（4頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、41．簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖象
一、教學(xué)目標(biāo)
1．在物理知識(shí)方面的要求
（1）理解振動(dòng)圖象的物理意義；
（2）利用振動(dòng)圖象求振動(dòng)物體的振幅、周期及任意時(shí)刻的位移
（3）會(huì)將振動(dòng)圖象與振動(dòng)物體在某時(shí)刻位移與位置對(duì)應(yīng)，并學(xué)會(huì)在圖象上分析與位移x
有關(guān)的物理量、（速度v，加速度a，恢復(fù)對(duì)F）
2．觀察砂擺演示實(shí)驗(yàn)中拉動(dòng)木板勻速運(yùn)動(dòng)，讓學(xué)生學(xué)會(huì)這是將質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的位移按時(shí)間掃描的基本實(shí)驗(yàn)方法。
3．滲透物理方法的教育 提高學(xué)生觀察、分析、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰蛣?dòng)手能力，從而讓學(xué)生知道
實(shí)驗(yàn)是研究物理科學(xué)的重要基礎(chǔ)。
二、重點(diǎn)、難點(diǎn)分析
1．重點(diǎn)：簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)圖
2、象的物理意義。
2．難點(diǎn)：振動(dòng)圖象與振動(dòng)軌跡的區(qū)別。
三、教具
演示砂擺實(shí)驗(yàn)；破擺、砂子、玻璃板（或長(zhǎng)木板八
四、主要教學(xué)過程
（一）引入新課
質(zhì)質(zhì)做直線運(yùn)動(dòng)時(shí)圖象形象地說明質(zhì)點(diǎn)的位移隨時(shí)間變化的規(guī)律、若以質(zhì)點(diǎn)的初始位置為坐標(biāo)原點(diǎn)，表示質(zhì)點(diǎn)的位移。
提問1：加速度為零的勾加速直線運(yùn)動(dòng)物體的位移隨時(shí)間變化規(guī)律如何？并畫出位移一時(shí)間的圖象（答案見圖1）
提問2：圖象是拋物線，其圖象的橫縱坐標(biāo)、原點(diǎn)分別表示什么？
物體運(yùn)動(dòng)的軌跡是什么？
答2：橫軸表示時(shí)間：縱軸表示位移坐標(biāo)：原點(diǎn)表示計(jì)時(shí)、位移起點(diǎn)。
物體運(yùn)動(dòng)的軌跡是直線。
3、
物體做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，是周期性變化的運(yùn)動(dòng)，它的位移隨時(shí)間變化的規(guī)律又是什么樣的呢？這正是本節(jié)要解決的問題。
（二）教學(xué)過程設(shè)計(jì)
演示一下面的木板不動(dòng)，讓砂擺振動(dòng)。
讓學(xué)生觀察現(xiàn)象
1．砂在木板上來回劃出一條直線。說明振動(dòng)物體僅僅只在平衡位置兩側(cè)來回運(yùn)動(dòng)，但由于各個(gè)不同時(shí)刻的位移在木板上留下的痕跡相互重置而呈現(xiàn)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(xué)生答：砂子不是均勻分布的。中央部分（即平衡位置處）難的少，在擺的兩個(gè)靜止點(diǎn)下方，砂子堆的多（如圖2），因?yàn)閿[在平衡位置運(yùn)動(dòng)的最快。
4、講解：質(zhì)點(diǎn)做的是直線運(yùn)動(dòng)，但它每時(shí)刻的位移都有所不同。如何將不同時(shí)刻的位移分
別顯示出來呢？
演示二：讓砂擺振動(dòng)，同時(shí)沿著與振動(dòng)垂直的方向勻速拉動(dòng)
擺下的長(zhǎng)木板（即平板勻速抽動(dòng)實(shí)驗(yàn)，如圖3所示）。
讓學(xué)生觀察現(xiàn)象：原先成一條直線的痕跡展開成一條曲線。
討論圖線：（請(qǐng)同學(xué)們相互討論）
1．圖線的x、y軸（橫、縱坐標(biāo)）分別表示什么物理量？
2．曲線是不是質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡？質(zhì)點(diǎn)做的是什么運(yùn)動(dòng)？
3．圖象的物理意義是什么？
4．這條圖線的特點(diǎn)是什么？
請(qǐng)同學(xué)回答，并討論得出正確結(jié)果。
一、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)圖象
5、
1．圖象（如圖4）。
2．x-t圖線是一條質(zhì)點(diǎn)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)時(shí)，位移隨時(shí)間變化的圖象。
3．振動(dòng)圖象的橫坐標(biāo)表示的是時(shí)間t，因此，它不是質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的軌跡，質(zhì)點(diǎn)只是在平衡位置的兩側(cè)來回做直線運(yùn)動(dòng)。
4．振動(dòng)圖象是正弦曲線還是余弦曲線，這決定于t=0時(shí)刻的選擇。（提醒學(xué)生注意，t=T/4處，位移x最大，此時(shí)位移數(shù)值為振幅A，在t=T/8處。半周期的簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)曲線，不是半圓，也不是三角形。要強(qiáng)調(diào)圖線為正弦曲線。）
二、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)圖象描述振動(dòng)的物理量
通過圖5振動(dòng)圖象，讓同學(xué)回答直接描述量。
答：振幅為5cm，周期為4s，及t＝1s，x=5c
6、m，t=4s，x=0等。
1．直接描述量：
①振幅A；②周期T；③任意時(shí)刻的位移t。
2．間接描述量：（請(qǐng)學(xué)生總結(jié)回答）
①頻率
②角速度
③x-t圖線上一點(diǎn)的切線的斜率等于V。
例：求出上圖振動(dòng)物體的振動(dòng)頻率，角速度及t=5s時(shí)的即時(shí)速度。（請(qǐng)同學(xué)計(jì)算并回
答）
解：頻率角速度
t=5s，x=5cm處曲線的斜率為0，速度v=0。
三、從振動(dòng)圖象中的x分析有關(guān)物理量（v，a，F(xiàn)）
簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)是周期性。在回復(fù)力的作用下，物體的運(yùn)動(dòng)在空間上有往復(fù)性，即在平衡位置附近做往復(fù)的變加速（或變減速）運(yùn)動(dòng)；在
7、時(shí)間上有周期性，即每經(jīng)過一定時(shí)間，運(yùn)動(dòng)就要重復(fù)一次。我們能否利用振動(dòng)圖象來判斷質(zhì)點(diǎn)x，F(xiàn)，v，a的變化，它們變化的周期雖相等，但變化步調(diào)不同，只有真正理解振動(dòng)圖象的物理意義，才能進(jìn)一步判斷質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)情況。
例：圖6所示為一單擺的振動(dòng)圖象。
分析：①求A，f，；②求t=0時(shí)刻，單擺的位置；③若規(guī)定單擺以偏離平衡位置向右為十，求圖中O，A，B，C，D各對(duì)應(yīng)振動(dòng)過程中的位置；④t=1.5s，對(duì)質(zhì)點(diǎn)的x，F(xiàn)，v，a進(jìn)行分析。
找四位同學(xué)分別回答四個(gè)問題。
①由振圖象知A＝3cm，T=2s，
，
②t=0時(shí)刻從振動(dòng)圖象看，x=0，質(zhì)點(diǎn)正擺在E點(diǎn)即將向G方向運(yùn)動(dòng)。
③振動(dòng)因素中的
8、O，B，D三時(shí)刻，x=0，故都擺在E位置，A為正的最大位移處，即G處，C為負(fù)的最大位移處，即F處。
④t=1.5s，x=-3cm，由 F= -kx，F(xiàn)與X反向，F(xiàn)X，由回復(fù)力F為正的最大值， aF，并與F同向，所以a為正的最大值，C點(diǎn)切線的斜率為零，速度為零。
由F=-kx，F(xiàn)=ma，分析可知：
1．x>0 ，F(xiàn)<0 ，a<0；x<0，F(xiàn)>0，a>0
2．x-t圖線上一點(diǎn)切線的斜率等于v；v－t圖線上一點(diǎn)切線的斜率等于a。
3．x，v，a不變化周期都相等，但它們變化的步調(diào)不同。
（三）課堂小結(jié)
1．簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖象表示做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)的位移隨時(shí)間變化的關(guān)系，是一條正弦（或余弦曲線）曲線，不是質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的軌跡。
2．從振動(dòng)圖象可以看出質(zhì)點(diǎn)的振幅、周期以及它在任意時(shí)刻的位移。
3．凡與位移x有關(guān)的物理量（速度v，加速度a，回復(fù)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(jìn)一步分析質(zhì)點(diǎn)在某段時(shí)間內(nèi)的運(yùn)動(dòng)情況奠定基礎(chǔ)。
五、說明
教學(xué)過程中的三是對(duì)振動(dòng)圖象的進(jìn)一步理解，如果學(xué)生接受有困難，可放在習(xí)題課上講解或?qū)W完本章后復(fù)習(xí)小結(jié)時(shí)再展開。
（清華附中 李增鈴）
簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖象2
