機(jī)械振動(dòng)全章完美教案

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1、一、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)【教學(xué)目標(biāo)】1、回復(fù)力、平衡位置、機(jī)械振動(dòng)2、知道什么是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)及物體做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的條件。3、理解簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)在一次全振動(dòng)過(guò)程中位移、回復(fù)力、加速度、速度的變化情況。4、理解簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱(chēng)性及運(yùn)動(dòng)過(guò)程中能量的變化?！局仉y點(diǎn)】重點(diǎn)：簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的特征及相關(guān)物理量的變化規(guī)律。難點(diǎn)：偏離平衡位置位移的概念及一次全振動(dòng)中各量的變化。【教學(xué)過(guò)程】一、新課引入：復(fù)習(xí)所學(xué)過(guò)的運(yùn)動(dòng)：按運(yùn)動(dòng)軌跡分：直線運(yùn)動(dòng)、曲線運(yùn)動(dòng)；按速度特點(diǎn)分：勻變速、非勻變速；自然界中還有一種更常見(jiàn)的運(yùn)動(dòng)：機(jī)械振動(dòng)。二、機(jī)械振動(dòng)：（mechanicalvibration）在自然界中，經(jīng)常觀察到一些物體來(lái)回

2、往復(fù)的運(yùn)動(dòng)，例如：?蕩秋千時(shí)的來(lái)回運(yùn)動(dòng)；?人走路時(shí)，兩只手臂會(huì)自然地、有節(jié)奏地前后擺動(dòng)……【思考】下面我們就來(lái)研究一下這些運(yùn)動(dòng)具有什么特點(diǎn)？【回答】這些運(yùn)動(dòng)都有一個(gè)明顯的中心位置，物體或物體的一部分都在這個(gè)中心位置兩側(cè)做往復(fù)運(yùn)動(dòng)。這樣的運(yùn)動(dòng)稱(chēng)為機(jī)械振動(dòng)，簡(jiǎn)稱(chēng)振動(dòng)。中心位置又稱(chēng)為平衡位置，即當(dāng)物體不再做往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，所最終停下來(lái)的位置。（標(biāo)出平衡位置）聯(lián)系“牛一”，強(qiáng)調(diào)在平衡位置處時(shí)，物體所受合力為零。平衡位置是指運(yùn)動(dòng)過(guò)程中一個(gè)明顯的分界點(diǎn)，一般是振動(dòng)停止時(shí)靜止的位置，并不是所有往復(fù)運(yùn)動(dòng)的中點(diǎn)都是平衡位置。存在平衡位置是機(jī)械運(yùn)動(dòng)的必要條件，有很多運(yùn)動(dòng)，盡管也是往復(fù)運(yùn)

3、動(dòng)，但并不存在明顯的平衡位置，所以并非機(jī)械振動(dòng)。例如：拍皮球、人來(lái)回走動(dòng)?！咀⒁狻吭谶\(yùn)動(dòng)過(guò)程中，平衡位置受力并非一定平衡！如：小球的擺動(dòng)【總結(jié)】機(jī)械振動(dòng)的充要條件：1、有平衡位置2、在平衡位置兩側(cè)往復(fù)運(yùn)動(dòng)?！九e例】自然界中的機(jī)械振動(dòng)，如：鐘擺、心臟、活塞、昆蟲(chóng)翅膀的振動(dòng)、浮標(biāo)上下浮動(dòng)、鋼尺的振動(dòng)等。三、簡(jiǎn)諧振動(dòng)：1．回復(fù)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(huì)不停地?fù)u頭晃尾起來(lái)，這就是彈簧引起的機(jī)械振動(dòng)。【提問(wèn)】機(jī)械振動(dòng)的物體，為何總是在平衡位置兩側(cè)往復(fù)運(yùn)動(dòng)？（用彈簧振子做實(shí)驗(yàn)說(shuō)明）【介紹】為了簡(jiǎn)化問(wèn)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(zhì)量比小球小得多，這樣就組成一個(gè)彈簧振子。彈簧振子是一個(gè)物理模型。【現(xiàn)象】當(dāng)彈簧既不拉伸也不被壓縮時(shí)，小球靜止在桿上的點(diǎn)，這時(shí)小球所受合力為零。點(diǎn)就是彈簧振子的平衡位置。振子在平衡位置點(diǎn)右側(cè)時(shí)，有一個(gè)向左的力；在平衡位置點(diǎn)左側(cè)時(shí)，有一個(gè)向右的力，這個(gè)力總是促使物體回到平衡位置?！拘〗Y(jié)】物體做機(jī)械振動(dòng)時(shí)，一定受到指向平衡位置的力，這個(gè)力的作用效果總能使物體回到中心位置，這個(gè)力叫回復(fù)力?；貜?fù)力是根據(jù)力的效果命名的，第20頁(yè)共20頁(yè)【分析】彈簧振子在振動(dòng)過(guò)程中，當(dāng)偏離平衡位置時(shí)，總是受到一個(gè)跟運(yùn)動(dòng)方

5、向（位移方向）相反、能使振子返回平衡位置的回復(fù)力，且這個(gè)回復(fù)力就是彈簧的彈力。由于彈簧發(fā)生彈性形變時(shí)，彈力跟形變量成正比，對(duì)彈簧振子來(lái)說(shuō)，也就是回復(fù)力跟振子的位移成正比，而回復(fù)力總是指向平衡位置，所以回復(fù)力的方向始終與位移方向相反，它們之間的關(guān)系：其中，是一個(gè)常數(shù)，對(duì)于彈簧振子而言就是彈簧的勁度系數(shù)。負(fù)號(hào)表示回復(fù)力的方向始終跟位移的方向相反?！究偨Y(jié)】在平衡位置時(shí)，回復(fù)力為零。回復(fù)力：使物體返回平衡位置的力，方向總是指向平衡位置。特點(diǎn)：1．回復(fù)力是效果按效果命名的力；2．回復(fù)力可以是某個(gè)力，也可以是幾個(gè)力的合力，還可以是某個(gè)力的分力。由于振子總是在平衡位置兩側(cè)移動(dòng)

6、，如果我們以平衡位置作為參考點(diǎn)來(lái)研究振子的位移就更為方便。這樣表示出的位移稱(chēng)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(shí)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(diǎn)，以平衡位置為參考位置。某段時(shí)間內(nèi)的位移，是默認(rèn)以這段時(shí)間內(nèi)的初位置為起點(diǎn)。四、彈簧振子運(yùn)動(dòng)過(guò)程中各物理量的變化情況分析：結(jié)合右圖分析振子在一次全振動(dòng)中回復(fù)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(dòng)，做振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)從某位置出發(fā)再次回到該位置，并保持與出發(fā)時(shí)相同運(yùn)動(dòng)方

7、向的過(guò)程稱(chēng)為全振動(dòng)。１）Ａ→Ｏx(chóng)↓，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(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)４）在Ａ′位置，x最大，F(xiàn)最大，a最大，V＝０５）Ａ′→Ｏx(chóng)↓，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(yùn)動(dòng)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