简谐运动的振动图

简谐运动的振动图

【教学目标】1、知识目标(1)知道振动图像的物理意义，知道简谐运动的图像是一条正弦或余弦曲线；(2)能根据图像知道简谐运动的振幅、周期和频率，能读出任意时刻的位移，分析运动速度和加速度的变化及方向，能从振动图像了解物体的运动情况。2、能力目标(1)通过利用频闪照片读数、列表、绘图，从而得到简谐运动的位移随时间的变化规律，提高学生运用数学工具解决物理问题的能力；(2)通过利用图像得到的信息，例如判断物体的位移、速度、加速度等物理量的大小与方向的变化规律，培养学生的抽像思维能力。3、德育目标

(1)通过列表、绘图得到简谐运动的图像，培养学生认真、严谨、实事求是的科学态度；(2)进一步使学生掌握解决物理问题的两种方法：公式法和图像法；(3)通过图像教学，培养学生的审美能力。【教学重点】(1)简谐运动图像的物理意义和特点；(2)简谐运动的图像对位移、周期、频率、加速度、回复力等运动情况的反映。【教学难点】(1)简谐运动图像的建立及其物理意义；(2)运用简谐运动的图像求解实际问题。【教学方法】实验探究、小组讨论、多媒体展示。【教学模式】应用的协作式教学模式【教具准备】视频资料、水平方向的弹簧振子、纸带、CAI课件。【课时安排】1课时【教学过程】 一、导入新课物体运动的位移和时间的关系，可以用公式表示，也可以用图像表示。在匀速直线运动中，设开始计时的那一时刻速度为零，则它的位移公式是S＝vt，图像是一条过原点的直线；在匀变速直线运动中，同样设开始计时的那一时刻位移为零，则它的位移公式是S＝v0t＋at2/2，图像应是一条过原点的抛物线的一部分。简谐运动物体的位移随时间在做周期性变化，位移与时间的关系也可以用公式来表示，但较为复杂，在中学阶段不作要求。那么如果用图像来表示这个关系，简谐运动的图像怎样呢?本节课就来学习这一问题。 二、新课教学1、简谐运动的图像(创设物理情境：用多媒体展示一张心电图，给学生介绍医院里用心电图仪描出心电图像，通过观察心电图以了解测试者心跳是否有节律的工作过程)要研究简谐运动，我们也可以设法把振子在各个时刻的运动情况记录下来，得到一张“运动图”。(1)简谐运动图像的建立那么请同学们思考一下，我们用什么方法可以描绘出简谐运动的图像呢？(用CAI课件展示：气垫导轨上的弹簧振子的振动情况)课本中有三张弹簧振子振动的频闪照片，甲图是振子静止在平衡位置时的照片；乙图是振子被拉到左侧距平衡位置20mm处放手后，在向右运动的1/2周期内的照片；丙图是振子在接下来的1/2周期内的频闪照片。我们已经知道对于频闪照片，是每隔相等的时间，给物体照一次相，我们假设相邻两次闪光的时间间隔为t0，则照片上记录的是每隔时间t0振子所在的位置。读数、列表，把对应不同时刻的位置记录下来，并用描点法得到简谐运动的图像。方案一：规定振子在平衡位置右方时的位移为正，在左方时位移为负，则得到的数据如下：第一个1/2周期时间t 0 t0 2t0 3t0 4t0 5t0 6t0位移x(mm) －20.0 －17.8 －10.1 0.1 10.3 17.7 20.0第二个1/2周期时间t 6t0 7t0 8t0 9t0 10t0 11t0 12t0位移x(mm) 20.0 17.7 10.3 0.1 －10.1 －17.8 －20.0 方案二：规定振子在平衡位置左方时的位移为正，在右方时位移为负，则得到的数据如下：第一个1/2周期：时间t 0 t0 2t0 3t0 4t0 5t0 6t0位移x(mm) 20.0 17.8 10.1 －0.1 －10.3 －17.7 －20.0 第二个1/2周期：时间t 6t0 7t0 8t0 9t0 10t0 11t0 12t0位移x(mm) －20.0 －17.7 －10.3 －0.1 10.1 17.8 20.0现在我们以纵轴表示位移x，横轴表示时间t，建立平面直角坐标系，先在坐标平面上描点，再用平滑的曲线将各点连接起来，看能得到一条什么图线。(让学生先画，后抽查并在实物投影仪上展示评讲)按方案一的规定，描点作图，得到的图线如图(a)。按方案二的规定，描点作图，得到的图线如图(b)。两者图线的区别是因为位移正方向的规定不同。总结：得到的简谐运动的图像是余弦曲线。问题：描绘出的简谐运动的图像是不是都余弦曲线呢?结论：选取的计时起点不同，得到的简谐运动的图像有可能是正弦曲线，也有可能是余弦曲线。当以物体运动到平衡位置时作为计时的起点，得到的是