高中物理选修3-4全册导学案

选修3-4全册教学学案

选修3-4_11.1简谐振动

【学习目标】

1.认识弹簧振子并能判断出振动的平衡位置。

2.理解简谐运动的位移-时间图像是一条正（余）弦曲线，知道简谐运动图像的意义。

3.能够根据简谐运动图像弄清楚各时刻质点的位移、速度和加速度的方向和大小规律。

【自主学习】

1.弹簧振子

(1).组成：由______和________组成的系统叫弹簧振子，它是一个理想化的模型（为什么？）。

(2).平衡位置：振子__________时的位置。

(3).机械振动：振子在______位置附近的________运动，简称________。

2.简谐运动及其图像

(1).简谐运动：质点的位移与时间的关系遵从___________规律，即它的振动图像（x-t 图像）是一条________曲线。简谐运动是最简单、最基本的振动，弹簧振子的运动就是__________。

(2).简谐运动的图像

①坐标系的建立：在简谐运动的图像中，以横坐标表示______,以纵坐标表示振子离开平衡位置的_________。

②物理意义：表示振动物体的_______随_______的变化规律。

重点知识或易混知识

问题1.根据对平衡位置的理解,判断正误并举例说明

① 在弹簧振子中弹簧处于原长时的状态为平衡状态。

② 在弹簧振子中物块速度为零时的状态为平衡状态。

③在弹簧振子中合外力为零时的状态为平衡状态。

问题2.振动图像的理解,结合判断正误

① 如右图所示正弦曲线为质点的运动轨迹。 ② 如右图，3s 内的位移为x 1大小为cm cm 10910322=+。

③ 如右图，3s 内的位移为x 2 大小为10cm 。

④ 如右图，1.5s 时的速度方向为曲线上该点的切线方向。

⑤ 0.5s 和1.5s 时的位移相同，速度也相同。

⑥ 0.5s 和3.5s 时的位移相反，速度相反。

X

X 1

【课堂学习】

例1.某一弹簧振子的振动图象如图，则由图象判断下列说法正确的是（）

A.振子偏离平衡位置的最大距离为10cm

B.1s到2s的时间内振子向平衡位置运动

C.2s时和3s时振子的位移相等，运动方向也相同

D.振子在2s内完成一次往复性运动

例2.如图所示是某质点做简谐运动的振动图像，根

据图像中的信息，回答下列问题：

（1）质点离开平衡位置的最大距离是多少？

（2）在1.5 s和2.5 s两个时刻，质点向哪个方向运动？

（3）质点在第2秒末的位移是多少？在前4秒内的路程是多少？

（4）判断1s—2s过程中位移、速度以及加速度的变化规律。

1.简谐运动属于下列运动中的( )

A．匀速直线运动 B．匀加速直线运动

C．匀变速直线运动 D．非匀变速直线运动

2.下列说法正确的是( )

A．弹簧振子的运动是简谐运动

B．简谐运动是机械运动中最简单、最基本的一种运动

C．简谐运动中位移的方向总是指向平衡位置

D．简谐运动中位移方向总与速度方向相反

3.如图所示的弹簧振子，O点为它的平衡位置，当振子从A点运动到C点时，振子离开平衡位置的位移是( )

A．大小为OC，方向向左 B．大小为OC，方向向右

C．大小为AC，方向向左D．大小为AC，方向向右

选修3-4_11.2简谐振动的描述

【学习目标】

1.掌握用振幅、周期和频率来描述简谐运动的方法。

2.理解振幅、周期和频率的物理意义。

3.明确相位、初相和相位差的概念。

4.知道简谐运动的表达式，明确各量表示的物理意义。

【自主学习】

1.描述简谐运动的物理量

(1) 振幅A：振动物体离开平衡位置的__________，表示振动的______，是______（矢量或标量）。

(2) 全振动：振子以__________相继通过__________所完成的过程称为一个全振动。

(3) 周期T：做简谐运动的物体完成一次_____所需要的_____，叫做振动的周期，单位是____。

(4) 频率f：单位时间内完成________的______，叫做振动的频率，单位是______，简称____，符号是______。周期和频率的关系为__________。

(5)相位：描述周期性运动在各个时刻所处的__________。

2.简谐运动的一般表达式__________________

A表示简谐运动的______；ω是一个与频率成正比的量，叫做简谐运动的________，它也表示简谐运动振动的______，ω＝________＝2πf；(ωt＋φ)代表简谐运动的______，φ表示______时的相位，叫做________。

相位差：如果两个简谐运动的频率相等，其初相分别是φ1和φ2，当φ2＞φ1时，它们的相位差是Δφ＝(ωt＋φ2)－(ωt＋φ1)＝φ2－φ1。

重点知识或易混知识

1．振幅与位移

(1).什么是振幅，什么是位移，振幅是描述什么的，位移又是用来描述什么的？

(2).振幅是矢量还是标量，如果是矢量那么方向如何？位移是矢量还是标量，如果是矢量方向又如何？它们两者在大小上是否存在关系，如果存在是什么关系？

2．振幅与路程

(1).振动物体在一个周期内的路程与振幅存在什么关系，在半个周期内的路程与振幅又存在什么关系？

(2).振动物体在1

4

T内的路程一定等于一个振幅吗？如果不是那什么时候等

于一个振幅什么时候不等于一个振幅？

3. 振幅与周期

在简谐运动中，一个确定的振动系统的周期（或频率）是否固定？与振幅是否有关，如果有存在什么关系，如果没有为什么？