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1、2022年人教版高中物理高二《簡諧運動的圖象》教案設計
【課 題】簡諧運動的圖象。
【教學目的】1. 知道簡諧運動的圖象是正弦(或余弦)曲線;
2.理解簡諧運動圖象的物理意義。
3.會用簡諧運動圖象的知識,去分析問題、解決問題。
【教學重點】簡諧簡諧運動圖象的物理意義。
【教學難點】簡諧運動圖象與振動軌跡的區(qū)別。
【教學方法】從演示實驗入手討論式教學。
【教 具】擺長相等的砂擺一臺、石砂若干,上面貼有白紙、寬約30cm的長木板一
塊,投影片若干張。
【教學過
2、程】
一、 復習提問:(5分鐘)
1. 自由落體運動中,物體的位移隨時間變化的規(guī)律如何?請畫出位移——時間圖象。
(提出問題后,讓學生邊思考邊在課堂筆記上畫圖,請一 名學生到黑板上畫。學生能畫出如右圖所示的圖象。)
教師提出下列問題:
2. 這個位移——時間圖象是該物體運動的軌跡嗎?(學生能正確回答,然后教師講解,位移——時間圖象表示物體位移隨時間變化的規(guī)律,并不表示物體運動的軌跡。)
導入新課:物體作簡諧運動時,位移也隨時間在變化,那么它的位移——
時間圖象又會是什么樣呢?這正是本節(jié)課要學習的內容。
二、 新
3、課教學:(30分鐘)
(板書課題) 簡諧運動的圖象
1.從振動物體直接得到簡諧運動圖象:(板書)
演示一:只讓砂擺振動(滿足θ<5°),讓學生觀察砂擺端點的運動軌跡。
(請學生回答砂擺端點的運動軌跡)
演示二:在砂擺平衡位置右邊最大位移處釋放砂擺,同時沿著與振動垂直的
方向勻速拉動擺下貼有白紙的長木板,等砂擺振動一周期停止。
( 請學生觀察此時得到的圖象
4、)
演示三:讓砂擺從平衡位置處開始擺動,同時沿著與振動垂直的方向勻速拉
動擺下貼有白紙的長木板,等砂擺振動一周期停止。
( 請學生觀察此時得到的圖象)
演示結果得到的圖象如下圖:(將已畫好圖象的投影片打出,讓學生觀察)
分析演示實驗:因為勻速拉動長木板,板的位移S與時間t成正比,故木板位移的大
小可 以表示時間的長短,
5、從振動漏斗中漏出的砂流在木板上形成的曲
線,就顯示出擺的位移隨時間變化的關系。圖象橫軸表示時間t,縱軸
表示砂擺位移x。
總結:(板書)(1).簡諧運動的圖象是正弦或余弦曲線。
(2). 簡諧運動的圖象與軌跡不同
指導學生閱讀課本P136第3自然段到P137,思考以下問題:(投影)
1. 簡諧運動圖象的物理意義?
6、 2.從簡諧運動圖象上可以確定哪些物理量?
閱讀時要注意課本上圖5—5,掌握以下幾個要點:
①.圖象上函數的最大值——振動的振幅A。
②.圖象上兩個相鄰正(或負)最大值的間隔——振動的周期T。
總結:(板書)(3)簡諧運動的圖象反應了振動物體位移隨時間變化的關系。
7、 (4)從簡諧運動圖象可以知道振動物體的振幅、周期以及它在
任意時刻的位移。
2.簡諧運動圖象的應用:(板書)
[例1] 如下面兩個圖,分別表示物體做簡諧運動的圖象,請分別寫出它們的振幅 A、周期T。(投影)
解:由圖象可知,Aa=0.1cm Ta=4s Ab=0.5cm
8、 Tb=0.2s
[例2] 根據上面(a)圖,說出在1s、1.5s、2s、3.5s、4s時,物體所受的回復力、加速度、速度、位移的方向。
解:從圖象上可以看出,
①在1s時,回復力、加速度、位移都為零,速度最大沿x 軸負方向。
②在1.5s時,回復力、加速度沿x正方向,速度、位移沿x軸負方向。
③在2s時,回復力、加速度都最大,沿x軸正方向,位移最大沿x軸
負方向,速度為零。
④在3.5s時,回復力、加速度都沿x軸負
9、方向,位移、速度沿x軸正方向。
⑤在4s時,回復力、加速度都最大,沿x軸負方向,位移也最大,沿x
軸正方向,速度為零。
[例3] 如圖所示的是一單擺做簡諧運動的圖象,設當地重力加速度g=9.8m/s2,試求此單擺的擺長。
解:由圖可知,該單擺的振動周期為T=4s,
又根據單擺周期公式: T=2π
得L=T2g/4π2=42×9.8/(2×3.14)2m
=3.98m
三、小結:1.簡諧運動的圖象是正弦或余弦曲線,與運
10、動軌跡不同。
2.簡諧運動圖象反應了物體位移隨時間變化的關系。
3.根據簡諧運動圖象可以知道物體的振幅、周期、任一時刻的位移。
【課堂訓練】(10分鐘)
1. 用簡諧運動圖象,可以求出振動物體的①振幅、②周期、③頻率、④任意時刻的位移、⑤質量、⑥重力加速度等六個物理量中的哪一些:( )
A 只能求出①②④ B 只能求出①③④
C 只能求出④ D 六個物理量都可求出
2.下圖是一個質點的振動圖象,從圖中可以知道:( )
A 在t=0時,質點的位移為零,速度和加速度也為零。
B 在t=4s時,質點的速度最大,方向沿x軸的負方向。
C 在t=3s時,質點的振幅為-5cm,周期為4s。
D 無論何時,質點的振幅都是5cm,周期都是4s。
3。一個做簡諧運動的質點,起點位移為x0=3cm,振幅A=3cm,周期T=4s,
請畫出該質點位移時間圖象。
4. 如圖為某一質點做簡諧運動的圖象,求該質點通過1m路程所需要的時間。