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1、機械振動和機械波知識網(wǎng)絡(luò)：周期：機械振動簡諧運動物理量：振幅、周期、頻率運動規(guī)律簡諧運動圖象阻尼振動無阻尼振動受力特點回復(fù)力：F=-kx彈簧振子：F=-kx單擺：受迫振動共振在介質(zhì)中的傳播機械波形成和傳播特點類型橫波縱波描述方法波的圖象波的公式：x=vt特性聲波，超聲波及其應(yīng)用波的疊加干涉衍射多普勒效應(yīng)實例單元切塊：按照考綱的要求，本章內(nèi)容可以分成兩部分，即：機械振動；機械波。其中重點是簡諧運動和波的傳播的規(guī)律。難點是對振動圖象和波動圖象的理解及應(yīng)用。機械振動教學(xué)目標(biāo)：1．掌握簡諧運動的動力學(xué)特征和描述簡諧運動的物理量
2、；掌握兩種典型的簡諧運動模型——彈簧振子和單擺。掌握單擺的周期公式；了解受迫振動、共振及常見的應(yīng)用2．理解簡諧運動圖象的物理意義并會利用簡諧運動圖象求振動的振幅、周期及任意時刻的位移。3．會利用振動圖象確定振動質(zhì)點任意時刻的速度、加速度、位移及回復(fù)力的方向。教學(xué)重點：簡諧運動的特點和規(guī)律教學(xué)難點：諧運動的動力學(xué)特征、振動圖象教學(xué)方法：講練結(jié)合，計算機輔助教學(xué)教學(xué)過程：一、簡諧運動的基本概念1．定義物體在跟偏離平衡位置的位移大小成正比，并且總指向平衡位置的回復(fù)力的作用下的振動，叫簡諧運動。表達式為：F=-kx（1）簡諧運
3、動的位移必須是指偏離平衡位置的位移。也就是說，在研究簡諧運動時所說的位移的起點都必須在平衡位置處。（2）回復(fù)力是一種效果力。是振動物體在沿振動方向上所受的合力。（3）“平衡位置”不等于“平衡狀態(tài)”。平衡位置是指回復(fù)力為零的位置，物體在該位置所受的合外力不一定為零。（如單擺擺到最低點時，沿振動方向的合力為零，但在指向懸點方向上的合力卻不等于零，所以并不處于平衡狀態(tài)）（4）F=-kx是判斷一個振動是不是簡諧運動的充分必要條件。凡是簡諧運動沿振動方向的合力必須滿足該條件；反之，只要沿振動方向的合力滿足該條件，那么該振動一定是
4、簡諧運動。2．幾個重要的物理量間的關(guān)系要熟練掌握做簡諧運動的物體在某一時刻（或某一位置）的位移x、回復(fù)力F、加速度a、速度v這四個矢量的相互關(guān)系。（1）由定義知：F∝x，方向相反。（2）由牛頓第二定律知：F∝a，方向相同。（3）由以上兩條可知：a∝x，方向相反。（4）v和x、F、a之間的關(guān)系最復(fù)雜：當(dāng)v、a同向（即v、F同向，也就是v、x反向）時v一定增大；當(dāng)v、a反向（即v、F反向，也就是v、x同向）時，v一定減小。3．從總體上描述簡諧運動的物理量振動的最大特點是往復(fù)性或者說是周期性。因此振動物體在空間的運動有一定的
5、范圍，用振幅A來描述；在時間上則用周期T來描述完成一次全振動所須的時間。（1）振幅A是描述振動強弱的物理量。（一定要將振幅跟位移相區(qū)別，在簡諧運動的振動過程中，振幅是不變的而位移是時刻在改變的）（2）周期T是描述振動快慢的物理量。（頻率f=1/T也是描述振動快慢的物理量）周期由振動系統(tǒng)本身的因素決定，叫固有周期。任何簡諧運動都有共同的周期公式：（其中m是振動物體的質(zhì)量，k是回復(fù)力系數(shù)，即簡諧運動的判定式F=-kx中的比例系數(shù)，對于彈簧振子k就是彈簧的勁度，對其它簡諧運動它就不再是彈簧的勁度了）。二、典型的簡諧運動1．彈
6、簧振子（1）周期，與振幅無關(guān)，只由振子質(zhì)量和彈簧的勁度決定。（2）可以證明，豎直放置的彈簧振子的振動也是簡諧運動，周期公式也是。這個結(jié)論可以直接使用。（3）在水平方向上振動的彈簧振子的回復(fù)力是彈簧的彈力；在豎直方向上振動的彈簧振子的回復(fù)力是彈簧彈力和重力的合力?！纠?】有一彈簧振子做簡諧運動，則（）A．加速度最大時，速度最大B．速度最大時，位移最大C．位移最大時，回復(fù)力最大D．回復(fù)力最大時，加速度最大解析：振子加速度最大時，處在最大位移處，此時振子的速度為零，由F=-kx知道，此時振子所受回復(fù)力最大，所以選項A錯，C、
7、D對．振子速度最大時，是經(jīng)過平衡位置時，此時位移為零，所以選項B錯．故正確選項為C、D點評：分析振動過程中各物理量如何變化時，一定要以位移為橋梁理清各物理量間的關(guān)系：位移增大時，回復(fù)力、加速度、勢能均增大，速度、動量、動能均減小；位移減小時，回復(fù)力、加速度、勢能均減小，速度、動量、動能均增大．各矢量均在其值為零時改變方向，如速度、動量均在最大位移處改變方向，位移、回復(fù)力、加速度均在平衡位置改變方向．【例2】試證明豎直方向的彈簧振子的振動是簡諧運動．解析：如圖所示，設(shè)振子的平衡位置為O，向下方向為正方向，此時彈簧的形變?yōu)?/p>
8、，根據(jù)胡克定律及平衡條件有①當(dāng)振子向下偏離平衡位置為時，回復(fù)力（即合外力）為②將①代人②得：，可見，重物振動時的受力符合簡諧運動的條件．點評：（1）分析一個振動是否為簡諧運動，關(guān)鍵是判斷它的回復(fù)力是否滿足其大小與位移成正比，方向總與位移方向相反．證明思路為：確定物體靜止時的位置——即為平衡位置，考查振動物體在任一點受到回復(fù)力的特點
