機械振動全章完美教案

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1、一、簡諧運動【教學目標】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?！局仉y點】重點：簡諧運動的特征及相關物理量的變化規(guī)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?！窘虒W過程】一、新課引入：復習所學過的運動：按運動軌跡分：直線運動、曲線運動；按速度特點分：勻變速、非勻變速；自然界中還有一種更常見的運動：機械振動。二、機械振動：（mechanicalvibration）在自然界中，經(jīng)常觀察到一些物體來回

2、往復的運動，例如：?蕩秋千時的來回運動；?人走路時，兩只手臂會自然地、有節(jié)奏地前后擺動……【思考】下面我們就來研究一下這些運動具有什么特點？【回答】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做往復運動。這樣的運動稱為機械振動，簡稱振動。中心位置又稱為平衡位置，即當物體不再做往復運動時，所最終停下來的位置。（標出平衡位置）聯(lián)系“牛一”，強調(diào)在平衡位置處時，物體所受合力為零。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

3、動，但并不存在明顯的平衡位置，所以并非機械振動。例如：拍皮球、人來回走動?！咀⒁狻吭谶\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?！九e例】自然界中的機械振動，如：鐘擺、心臟、活塞、昆蟲翅膀的振動、浮標上下浮動、鋼尺的振動等。三、簡諧振動：1．回復力有一種玩具狗，它的頭部和尾部用較軟的彈簧跟身體相連。如果輕拍一下玩具狗，它便會不停地搖頭晃尾起來，這就是彈簧引起的機械振動。【提問】機械振動的物體，為何總是在平衡位置兩側往復運動？（用彈簧振子做實驗說明）【介紹】為了簡化問題，便于分析，把有孔的

4、小球跟彈簧連接在一起，穿在一根光滑水平桿上，并把彈簧的左端固定，彈簧的質量比小球小得多，這樣就組成一個彈簧振子。彈簧振子是一個物理模型。【現(xiàn)象】當彈簧既不拉伸也不被壓縮時，小球靜止在桿上的點，這時小球所受合力為零。點就是彈簧振子的平衡位置。振子在平衡位置點右側時，有一個向左的力；在平衡位置點左側時，有一個向右的力，這個力總是促使物體回到平衡位置?！拘〗Y】物體做機械振動時，一定受到指向平衡位置的力，這個力的作用效果總能使物體回到中心位置，這個力叫回復力?；貜土κ歉鶕?jù)力的效果命名的，第20頁共20頁【分析】彈簧振子在振動過程中，當偏離平衡位置時，總是受到一個跟運動方

5、向（位移方向）相反、能使振子返回平衡位置的回復力，且這個回復力就是彈簧的彈力。由于彈簧發(fā)生彈性形變時，彈力跟形變量成正比，對彈簧振子來說，也就是回復力跟振子的位移成正比，而回復力總是指向平衡位置，所以回復力的方向始終與位移方向相反，它們之間的關系：其中，是一個常數(shù)，對于彈簧振子而言就是彈簧的勁度系數(shù)。負號表示回復力的方向始終跟位移的方向相反?！究偨Y】在平衡位置時，回復力為零?；貜土Γ菏刮矬w返回平衡位置的力，方向總是指向平衡位置。特點：1．回復力是效果按效果命名的力；2．回復力可以是某個力，也可以是幾個力的合力，還可以是某個力的分力。由于振子總是在平衡位置兩側移動

6、，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(nèi)位移的區(qū)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(nèi)的位移，是默認以這段時間內(nèi)的初位置為起點。四、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、偏離平衡位置的位移、加速度、速度的大小變化情況及方向。所謂全振動，做振動的質點從某位置出發(fā)再次回到該位置，并保持與出發(fā)時相同運動方

7、向的過程稱為全振動。１）Ａ→Ｏx↓，方向由Ｏ　向ＡF↓，方向由Ａ　向Ｏa↓，方向由Ａ　向ＯV↑，方向由Ｏ　向Ａ振子做加速度不斷減小的加速運動A′OA２）在O位置，x＝０，F(xiàn)＝０，a＝０，V最大；３）Ｏ→Ａ′x↑，方向由Ｏ向Ａ′F↑，方向由Ａ′向Ｏa↑，方向由Ａ′向ＯV↓，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(xiàn)最大，a最大，V＝０５）Ａ′→Ｏx↓，方向由Ｏ向Ａ′F↓，方向由Ａ′向Oa↓，方向由Ａ′向OV↑，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(xiàn)＝０，a＝０，V最大；７）Ｏ→Ａx↑，方向由Ｏ向ＡF↑，方

8、向由Ａ　向Ｏa↑，方向由