《机械振动》教学设计

《机械振动》教学设计

一、教学目标：

（一）知识与技能

1．知道机械振动是物体机械运动的另一种形式，知道机械振动的概念。

2．知道什么是简谐运动，理解简谐运动回复力的特点。

3．理解简谐运动在一次全振动过程中回复力、加速度、速度随位置变化的规律。（二）过程与方法

1、通过对弹簧振子运动的观察、分析，培养学生的观察、分析、理解能力。

2、通过对弹簧振子的探究，培养学生建立理想化模型的能力。

（三）情感与价值观

1、通过对简谐运动周期性的学习，引导学生理解对称的特点，树立“对称美”的美学观点。

2、通过对回复力和惯性的比较，培养学生用“对立统一”的观点分析问题的能力。

二、学法引导

以直观教学为突破口，引导学生在不同的现象中寻找共同的特征，利用多媒体辅助演示，师生共同讨论总结规律，介绍一种物理研究的方法-------理想化、模型化。

三、教学重点、难点、疑点及解决办法

1、难点

（1）简谐运动过程中有关物理量的变化规律。

（2）简谐运动回复力的特点。

2、难点

从运动学和动力学的角度区分简谐运动中位移、速度、和加速度的变化规律。

3、疑点

如何证明一个物体的振动是简谐运动？

4、解决办法

（1）多媒体展示、列表对比。

（2）引导学生观察---阅读---讨论---归纳，积极参与，积极思维。

（3）预习本节内容，复习运动学、动力学相关知识。

四、课时安排 1课时

五、教具：自制CAI课件计算机大屏幕

六、教学过程

（一）新课引入

【多媒体播放】优美的古典音乐《梁祝》

引言：自然界中物体的运动形形色色，回顾我们学过的运动形式有（按轨迹分类）：直线运动、曲线运动

【多媒体演示】振翅飞翔的小鸟

问题：请同学们仔细观察这只小鸟的翅膀所做的运动是直线运动？曲线运动？还是一种新的运动形式？

引入：今天就让我们在这优美的音乐声中来共同探究学习一种新的运动形式：机械振动

（二）新课教学

【多媒体演示】引导学生注意观察下列物体的运动情况（培养学生观察、分析、归纳的能力）

1、钟摆的摆动

2、飞翔的雄鹰

3、秋千的摆动

4、竹竿上人的颤动

问题：上述物体的运动有什么共同特点？（引发思考，激发兴趣）

学生讨论，然后请一位学生归纳回答。（培养学生的表达能力）

师生共同分析后，抓住“中心两侧”和“往复性”两个基本特征，得出“机

械振动”的概念。

<一>机械振动【多媒体演示】

物体在平衡位置附近所做的往复运动，叫做机械振动，通常简称为振动。

师生一起列举生活中有关振动的例子，增强感性认识，进一步提出，“研究振动要从最简单、最基本的振动入手，这就是简谐运动”。（这实际上是交给学生一种研究问题的方法）

思考：小男孩在地上拍球时，篮球会上下跳动，篮球的这种运动是否是机械振动？

学生交流讨论，教师归纳总结：篮球的运动不是机械振动。因为机械振动是物体在平衡位置两侧所做的往复运动，而篮球只是在平衡位置一侧运动，故它不是机械振动。

<二>、简谐运动

【多媒体展示】水平弹簧振子（小球）

同学阅读：课本21页实验了解弹簧振子模型

1、弹簧振子（理想化模型）

A、振子可看作质点

B、弹簧的质量忽略不计

C、阻力忽略不计

教师要讲明“理想化”理想在那里，应让学生认识到：弹簧振子是有实际的振动装置抽象出来的一种理想化物理模型，培养学生的建模能力

此时，一个理想化的物理模型已经在学生的头脑中牢固的建立了起来。

【多媒体展示】水平弹簧振子（小球）的振动

提出问题：当把振子从静止的位置O拉开一小段距离到B再放开后，它为什

么会在C—O—B之间振动呢？要求同学运用学过的力学知识认真分析、思考。引导同学分析振子受力及从B→O→C→O→B的运动情况，突出弹力的方向及在O点振子由于惯性继续运动。

归纳得到：物体做机械振动时，一定受到指向平衡位置的力，这个力的作用总能使物体回到平衡位置。

2、简谐运动的特征

说明弹簧振子在振动过程中，回复力的大小和方向与振子偏离平衡位置的位移有直接关系。在研究机械振动时，把偏离平衡位置的位移简称为位移。

【多媒体演示】演示弹簧振子的振动

（1）平衡位置O点

（2）位移从平衡位置O指向振子所在位置的有向线段。

引导同学分析、讨论：

振子从B运动到E时，位移大小为|OE|，方向向右；

振子从C运动到D时，位移大小为|OD|，方向向左；

振子运动到O时，位移为零；

位移可以用振子坐标x来表示。

方向：由平衡位置指向振子所在位置即背离平衡位置

大小：平衡位置到振子所在位置的距离。

注意：简谐运动的位移起点一定从平衡位置算起。

提出问题：弹簧振子振动时，回复力与位移是什么关系？

（3）回复力

物体做机械振动时，一定受到指向平衡位置的力，这个力的作用总能使物体

回到平衡位置，故叫回复力。

方向：始终指向平衡位置

大小： F = - KX

k:劲度系数x:振子偏离平衡位置的位移，简称位移。

“-”号表示回复力方向始终与位移方向相反。

说明：（1）回复力是根据力的效果命名的，对于弹簧振子，它是弹力。

（2）回复力可以是弹力，或其它的力，或几个力的合力，或某个力的分力。

（3）在O点，回复力是零，叫振动的平衡位置。

引导同学回答：根据胡克定律，弹簧振子的回复力与位移成正比，与位移方向相反，即回复力F= -kx，从而得出简谐运动的定义。（从感性认识上升到理性认识，实现认识上的第一次飞跃。）

（3）简谐运动：物体在跟偏离平衡位置的位移的大小成正比, 并且总是指向平衡位置的回复力的作用下的振动叫简谐运动。

动力学特征：F= -kx，

说明式中F为回复力；x为偏离平衡位置的位移；k是常数，对于弹簧振子，k 是劲度系数，对于其他物体的简谐运动，k是别的常数；负号表示回复力与位移的方向总相反。

注：弹簧振子的振动只是简谐运动的一种。

3、简谐运动中各物理量的变化规律

演示：计算机模拟弹簧振子的振动。

让同学观察当振子从B→O→A→O→B时，振子的位移、回复力、速度、加速度、动能和势能等物理量的大小和方向都随时间是怎样变化的？

要求同学填写表格，讨论1—2名同学所填的内容是否正确。