自制描述简谐运动轨迹实验的设计方案
设计性实验：简谐运动的研究
（2）列出实验步骤。 （3）画出数据表格。 2．测量 3．进行数据处理并以小论文形式写出实验报告
（1）在报告中，要求有完整的实验原理，实验步骤，实验数据，数据
处理和计算过程。 （2）明确给出实验结论。
说明：什么是两弹簧的等效质量？
【实验仪器】
气垫导轨，滑块，配重，光电计时器，挡光板，天平，弹簧。
【实验要求】
1．设计方案(下次上实验课前检查。没写者,取消本实验资格.) （1）写出实验原理（推导周期公式及如何计算k和m0 ）。 • 由滑块所受合力表达式证明滑块运动是谐振动。
•
• •
给出不计弹簧质量时的Ｔ。
正文中表格与插图的字体一律用5号宋体 一．引言（用4号黑体） 二．实验原理（含公式、原理图）（用4号黑体） 三．实验内容（用4号黑体） 四．实验数据（用4号黑体） 五．数据处理与实验结果（用4号黑体） 六．结束语（用4号黑体）（对实验结果的分析与讨论） 参考文献（用4号黑体） 具体参考文献（5号宋体）如：
（2）列出实验步骤。
（3）画出数据表格。 下次上实验课前检查。没写者,取消本实验资格。 2.小论文中有一段雷同者，设计性实验成绩按不及格处理。
设计性实验答辩题目：
１．如何证明物体ｍ的运动是谐振动？ ２．系统振动周期公式是什么？公式中各量表示什么？ 如何推导？ ３．什么是弹簧的等效质量？如何计算？ ４．如何计算弹簧的等效弹性系数ｋ？
关键词（ 小4号黑体）
内容为（小4号宋体）××× ， ××× ， ×××， ××× 关键词是从论文中选取出来用以表示全文主题内容信息的单词或术语。一 般每篇论文应选取3－5个词作为关键词。 关键词用逗号分隔，最后一个词后不打标点符号。
《简谐运动的描述》 作业设计方案
《简谐运动的描述》作业设计方案一、作业设计目标1、帮助学生深入理解简谐运动的概念、特征和规律。
2、培养学生运用数学知识分析和解决简谐运动问题的能力。
3、提高学生的实验观察和数据处理能力。
4、增强学生对物理知识与实际生活联系的认识。
二、作业内容（一）知识巩固1、完成教材课后相关练习题，巩固简谐运动的基本概念和公式。
例如：已知一个简谐运动的振幅、周期和初相位，求位移与时间的函数表达式。
2、推导简谐运动的速度和加速度表达式，并解释其物理意义。
（二）实验探究1、利用单摆进行实验，测量不同摆长下单摆的周期，探究周期与摆长的关系。
要求学生记录实验数据，绘制图表，并分析数据得出结论。
2、观察弹簧振子的运动，分析其位移、速度和加速度的变化规律，并用图像表示出来。
（三）拓展应用1、分析生活中常见的简谐运动实例，如钟摆、秋千等，解释其运动原理。
可以让学生以小论文的形式提交。
2、计算汽车在减震弹簧作用下的振动情况，假设已知汽车质量、弹簧劲度系数等参数。
（四）思维挑战1、假设一个简谐运动的位移函数为＄x ＝ A\sin(＼omega t ＋＼varphi)＄，如果在某一时刻位移为零，速度为正，求初相位＄＼varphi$ 的取值范围。
2、探讨在有阻尼的情况下，简谐运动的特点和变化规律。
三、作业形式1、书面作业：包括练习题、推导题、小论文等。
2、实验报告：记录实验过程、数据和结论。
3、在线讨论：针对一些拓展性和挑战性的问题，组织学生在线讨论，分享思路和观点。
四、作业评价1、准确性：检查学生对简谐运动知识的掌握是否准确，公式运用是否正确。
2、完整性：作业内容是否完整，步骤是否清晰，结论是否合理。
3、创新性：对于拓展应用和思维挑战部分，评价学生的创新思维和解决问题的独特方法。
4、实验操作：对实验报告，评价实验设计的合理性、数据的准确性和实验结论的可靠性。
五、作业时间安排1、知识巩固作业：建议在课堂学习后的当天完成，预计时间 30 分钟。
描述简谐运动轨迹实验创新方案
描述简谐运动轨迹实验创新方案简谐运动是物体在恢复力作用下做的一种周期性的往复运动。
它的轨迹通常是一条曲线或者是一条直线。
为了研究简谐运动的轨迹特点，我们可以进行一项创新实验。
我们可以设计一个实验装置，用于模拟简谐运动。
这个装置由一个固定的支架和一个悬挂在支架上的弹簧-质点系统组成。
质点可以是一个小球或者其他适合的物体。
我们可以通过调整弹簧的初始伸长量和质点的质量来改变简谐运动的特性。
接下来，我们需要测量质点在简谐运动过程中的位置。
为此，我们可以使用一个高精度的位置传感器或者是一根精细的测量尺。
将传感器或者测量尺固定在支架上，并将其与质点所在位置对齐。
当质点运动时，传感器或者测量尺会记录下质点的位置信息。
在实验开始前，我们需要对实验装置进行校准。
通过调整弹簧的初始伸长量和质点的质量，使得质点在没有外力作用下处于平衡位置。
这样，当我们施加一个小的扰动时，质点会发生简谐运动。
开始实验后，我们可以记录下质点的位置随时间的变化。
通过分析这些数据，我们可以得到质点的运动轨迹。
如果质点的运动是简谐的，那么我们会得到一个周期性的曲线或者是直线。
根据实验得到的数据，我们可以绘制出质点的运动轨迹图。
通过观察轨迹图，我们可以分析简谐运动的特点。
例如，如果轨迹是一条直线，说明质点的运动是匀速的；如果轨迹是一条曲线，说明质点的运动是加速度的。
除了观察运动轨迹，我们还可以进一步研究简谐运动的性质。
例如，我们可以测量质点的振幅、周期和频率。
振幅是质点运动的最大偏离距离，周期是质点完成一次完整运动所需要的时间，频率是单位时间内完成的运动次数。
通过测量这些参数，我们可以进一步验证简谐运动的特性。
我们还可以通过改变实验参数来探究简谐运动的影响因素。
例如，我们可以改变弹簧的刚度，观察对简谐运动轨迹的影响；或者改变质点的质量，观察对简谐运动特性的影响。
通过这些实验，我们可以进一步了解简谐运动的规律。
总结起来，通过设计一个模拟简谐运动的实验装置，测量质点在运动过程中的位置变化，我们可以得到简谐运动的轨迹图，并进一步研究简谐运动的特性和影响因素。
描述简谐运动轨迹实验创新方案
描述简谐运动轨迹实验创新方案简谐运动是一种重要的物理现象，具有广泛的应用价值。
在实验中观察和研究简谐运动的特性可以帮助我们深入理解其本质，并且为一些实际问题的解决提供有益的思路。
本文将提出一种创新的简谐运动轨迹实验方案。
一、实验目的和原理本实验旨在观察和研究简谐运动的轨迹特性，并通过实验数据验证实际运动与理论模型的一致性。
简谐运动是指物体在一个恢复力作用下，以固定振幅和周期振动的运动。
其数学模型由简谐函数描述，即x(t)=Acos(ωt+φ)，其中A为振幅，ω为角频率，φ为初相位。
在实验中，我们将通过测量物体的位置随时间的变化，从而得到物体的运动轨迹，进一步研究简谐运动的特性。
二、实验器材和装置1.弹簧振子：一个固定在支架上的弹簧，上面固定一个小质量的金属球。
2.光电测距仪：用来测量金属球的位置，可以记录物体的位置随时间的变化。
3.可调振幅装置：用于调整振子的振幅。
4.可调频率装置：用于调整振子的频率。
5.计算机：用于记录和处理实验数据。
三、实验步骤1.将振子放置在支架上，调整弹簧的振幅和频率，并使其达到稳定的简谐振动状态。
2.使用光电测距仪测量振子在不同时刻的位置，并记录数据。
3.根据测得的位置数据，计算物体的速度和加速度，并绘制相应的速度和加速度随时间的变化曲线。
4.根据测得的位置和速度数据，验证简谐运动的数学模型，并计算振子的角频率和初相位。
5.分析实验数据，探讨简谐运动的特性，如振幅、周期、频率等。
四、实验验证和结果分析通过实验数据的分析，我们可以验证简谐运动的特性。
首先，根据物体的位置随时间的变化，我们可以绘制出振子的轨迹图。
在简谐运动中，振子的轨迹应该是一个正弦函数曲线，如果实验数据与理论模型相吻合，则说明振子的运动是简谐的。
同时，我们还可以通过绘制速度和加速度随时间的变化曲线，来研究振子在运动过程中的动力学特性。
根据简谐运动的数学模型，速度和加速度也应该是正弦函数曲线，通过计算角频率和初相位，我们可以进一步了解振子的运动特性。
高中物理新课程选修3-4简谐运动演示实验 自制简谐运动描迹仪
自制简谐运动描迹仪王宝明 〔慈溪市观城中学 某某 315315〕人教版普通高中课程标准实验教科书《物理》〔选修3－4〕中简谐运动一节，教学重点是简谐运动的图象，而演示试验是这节课的关键。
教材中介绍的演示试验，在实际操作过程中不能得到规X 的正弦〔余弦〕曲线，学生在认知过程中遇到障碍。
笔者针对这种情况，经过多次试验，自制了简谐运动图像描迹仪。
一．仪器名称：简谐运动描迹仪 二． 实验设计思想将电火花打点计时器与带有气垫导轨的弹簧振子结合起来，进行适当的改装，弹簧振子在气垫导轨上做简谐运动，从电火花计时器用导线引出高压脉冲电压，在放电指针和墨粉纸板之间放电，在白色纸带上留下点迹，记录弹簧振子的位移，当匀速拉动纸带，作为记录时间，这些点迹所形成的图像就反映出做简谐运动的弹簧振子的位移随时间变化的关系图像——简谐运动图像。
三． 仪器材料0207电火花打点计时器、J2201气垫式弹簧振子、墨粉纸盘假设干、宽14cm 左右的白色纸带〔8k 纸X 沿长对折后所得〕、微型电吹风机、转轴、小型电动机、导线假设干。
四． 实验设计图：如图1所示图14321五．制作方法：1、J2201弹簧振子是一个截面为“人〞字型滑块，滑块上固定一铜质指针，在指针上端略5mm处向后弯折90º，与滑块上方的标尺正对，作为描迹仪的放电针。
如图中3所示。
2、用一根导线将螺旋弹簧和指针连接，使导线、指针和滑块形成一个整体作为振子。
使螺旋弹簧成为通电电路的一部分。
如图中4所示。
3、将墨粉纸盘对折后分开，粘贴在标尺上，有墨粉的一面在外侧，形成15-16cm长的墨粉纸板，并用工具将原来平直的标尺变成圆弧形，使指针和圆弧的圆心在同一个水平面上。
其目的有两个：○1圆弧形能使墨粉纸板和纸带接触紧密，打出的点迹比较清晰；○2指针的末端与圆柱面之间形成点、线高压脉冲放电，使点迹不会上下漂移，减小试验误差。
如图中2所示。
4、将微型电吹风机中的电热丝去掉〔只需冷风〕，再与气垫导轨的进气管相连，在高压气流作用下，弹簧振子做无摩擦振动，在忽略空气阻力的情况下，可以认为是简谐运动。
21-22版：2.2 简谐运动的描述（创新设计）
第2节 简谐运动的描述一、描述简谐运动的物理量1.振幅(A )(1)定义：振动物体离开平衡位置的最大距离。
(2)物理意义表示振动幅度大小的物理量，是标量(选填“矢量”或“标量”)。
振动物体运动的范围是振幅的两倍。
2.全振动一个完整的振动过程，称为一次全振动。
不管从哪儿作为开始研究的起点，振动物体完成一次全振动的时间总是相同的。
此时，位移、速度第一次同时与初始状态相同，即物体从同一方向回到出发点。
3.周期(T )和频率(f )(1)周期T ：做简谐运动的物体完成一次全振动所需要的时间，叫作振动的周期。
单位：秒(s)。
(2)频率f ：物体完成全振动的次数与所用时间之比叫作振动的频率。
单位：赫兹，简称赫，符号是Hz 。
(3)周期T 与频率f 的关系式：f ＝1T 。
(4)ω：一个与周期成反比、与频率成正比的量，叫作简谐运动的“圆频率”，表示简谐运动的快慢，ω＝2πT ＝2πf 。
4.相位(1)ωt ＋ φ代表做简谐运动的物体此时正处于一个运动周期中的哪个状态。
物理学中把(ωt ＋φ)叫作相位。
φ叫作初相。
(2)如果两个简谐运动的频率相同，其初相分别是φ1和φ2，当φ1＞φ2时，它们的相位差为φ1－φ2。
【判一判】(1)振幅就是指振子的位移。
(×)(2)振幅就是指振子的路程。
(×)(3)振子从离开某位置到重新回到该位置的过程不一定是一次全振动过程。
(√)(4)始末速度相同的一个过程一定是一次全振动。
(×)(5)振子14个周期通过的路程一定等于1个振幅。
(×)二、简谐运动的表达式简谐运动的表达式为x ＝A sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫2πT t ＋φ0。
振幅、周期、初相位是描述简谐运动特征的物理量。
【做一做】(多选)(2020·黄冈市黄州区一中高二月考)有两个振动的振动方程分别是：x 1＝3sin(100πt ＋π3)(cm)，x 2＝5sin(100πt ＋π6)(cm)，下列说法正确的是( )A.它们的振幅相同B.它们的周期相同C.它们的相位差恒定D.它们的振动步调一致答案 BC解析 它们的振幅分别是3 cm 、5 cm ，所以它们的振幅不相同，故A 错误；运动周期都是T ＝2πω＝2π100π s ＝0.02 s 。
简谐运动的实验探究及应用
简谐运动的实验探究及应用简谐运动是物体在力的作用下，呈现周期性的振动运动。
它是物理学中重要的概念，广泛应用于各个领域。
本文将对简谐运动的实验探究及其应用进行介绍。
一、简谐运动的实验探究简谐运动的实验可以通过弹簧振子实验来进行。
实验材料需要准备一根细长的弹簧、一个质量轻的小物块和一个支架。
将弹簧固定在支架上，将小物块悬挂在弹簧的下端，并且放置在平衡位置上。
然后给小物块一个扰动，观察小物块的振动情况。
通过改变小物块的质量、弹簧的劲度系数等实验参数，可以研究简谐运动的特性。
观察小物块的振动周期、振幅等参数的变化，探究简谐运动与实验参数之间的关系。
二、简谐运动的应用1. 生物医学领域：简谐运动的概念可以应用于心脏的周期性收缩和舒张，对心脏病的诊断和治疗有一定的指导意义。
2. 工程领域：简谐运动的概念可以应用于桥梁、建筑物等结构的振动分析和设计，避免共振现象的发生。
3. 能源领域：简谐运动的概念可以应用于风力发电机的设计和优化，使得风能转化为电能的效率更高。
4. 交通领域：简谐运动的概念可以应用于汽车和火车的悬挂系统设计，提高乘坐的舒适性和稳定性。
5. 电子领域：简谐运动的概念可以应用于电路中的振荡器设计，产生特定频率的电信号。
三、简谐运动的数学公式简谐运动可以用一个简单的数学公式来描述：x(t) = A*cos(ωt + φ)，其中x(t)表示物体在时间t时的位移，A表示振幅，ω表示角频率，φ表示初相位。
通过这个数学公式，可以准确地描述物体的运动状态，包括位置、速度、加速度等。
四、简谐振动与非简谐振动的区别简谐振动是指物体在恢复力作用下的振动，其振幅和周期保持不变。
而非简谐振动则是指物体在不同的外力作用下的振动，其振幅和周期会发生变化。
简谐振动具有周期性和可预测性，可以通过数学方法精确描述。
而非简谐振动可以是不规则的、不周期的，往往需要复杂的数学模型才能描述。
总结：简谐运动是物理学中的重要概念，通过实验我们可以深入探究简谐运动的特性。
教案分享：简谐运动实验设计
教学是教师的一项职责，而教案设计则是教学的重点之一。
教案的设计直接关系到教学效果的好坏，教案的编写是教师必须重视的事情。
今天我要与大家分享的是一份简谐运动实验的教案设计。
简谐运动实验是中学物理实验的一项基础内容，通过实验的设计和实施，可以使学生更好地掌握简谐运动的相关知识和技能。
1.实验目的通过设计和完成简谐运动实验，让学生对简谐运动的基本特征和规律有一个更深入的理解和掌握。
2.实验原理简单的谐振系统由质量为 m 的质点、悬挂在天花板上的弹簧和固定于质点下的摩擦小的水平支架组成。
当质量为 m 的质点偏离平衡位置并释放时，弹簧力会使其向平衡位置运动，但同时也因阻尼力的存在而减弱其运动幅度。
若摆动幅度很小，则重力力可以忽略不计，系统受到的合外力 F(t) 是一个随时间变化的周期函数。
质点做的振动就是简谐运动。
3.实验器材乐高积木，砝码，弹簧。
4.实验步骤（1）将弹簧系在乐高积木上，并将其悬挂在天花板上，使积木处于平衡状态。
（2）在积木上加上小重量M，使得振子稍稍偏离平衡位置并把它释放。
（3）用计时器记录下振子的周期，并重复4次记录。
（4）计算振子的周期时间，并分析实验数据，查看是否符合简谐运动的周期公式。
（5）在实验结束后，将数据汇总汇总，进一步分析数据结果。
5.实验注意事项（1）实验中操作要轻柔，避免弹簧过度伸展和损坏。
（2）在记录周期时间时，要使用计时器或秒表精确记录，以提高实验结果的准确性。
（3）实验时要注意保护好眼睛和头部，避免在振子运动过程中被其撞击。
（4）实验结束后，将实验器材适当归位，并将积木和弹簧进行消毒，以确保下一次实验的安全性和可靠性。
6.实验讲解在进行简谐运动实验时，需要讲解诸如振子周期、振幅、角频率、相位差等基本概念，以便学生们对实验中出现的数据和结果有一个更好的理解和分析能力。
振子周期：指振子完成一次完整的来回运动所需要的时间。
振幅：指振子在一个周期内，偏离平衡位置的最大距离。
简谐运动及描述教案
简谐运动及描述教案教案标题：简谐运动及描述教案教学目标：1. 了解简谐运动的定义和基本特征。
2. 掌握描述简谐运动的相关术语和公式。
3. 能够运用所学知识解决简单的简谐运动问题。
教学准备：1. 教学工具：投影仪、计算器。
2. 教学材料：简谐运动的相关教材、练习题。
教学过程：引入活动：1. 利用投影仪展示一张摆钟的图片，并询问学生是否知道摆钟是如何运动的。
2. 引导学生思考并讨论，帮助他们了解简谐运动的概念。
知识讲解：1. 通过投影仪展示简谐运动的定义和基本特征，并解释其中的术语，如周期、频率、振幅等。
2. 介绍简谐运动的数学描述，包括简谐运动的位移公式、速度公式和加速度公式。
示范演示：1. 利用投影仪展示一个简单的简谐运动示例，如弹簧振子的运动。
2. 通过实际演示和图示，让学生观察并理解简谐运动的特点。
练习活动：1. 分发练习题，要求学生根据所学知识描述给定的简谐运动，并计算相关参数。
2. 指导学生独立完成练习，并提供必要的帮助和解答。
讨论与总结：1. 鼓励学生在小组内讨论并分享他们的答案和解题思路。
2. 引导学生总结简谐运动的基本特征和描述方法，并与他们之前的理解进行对比。
拓展活动：1. 提供更复杂的简谐运动问题，让学生运用所学知识解决。
2. 鼓励学生进行实际观察和实验，探究简谐运动与其他物理现象的关系。
作业布置：1. 布置相关的作业题目，要求学生进一步巩固和应用所学知识。
2. 鼓励学生自主学习并寻找更多关于简谐运动的实例和应用。
评价与反馈：1. 对学生的作业进行评价，并及时给予反馈和指导。
2. 鼓励学生提出问题和困惑，并给予解答和帮助。
教学延伸：1. 鼓励学生进行简谐运动的实验设计和实施，并撰写实验报告。
2. 引导学生深入探究简谐运动的应用领域，如机械振动、声波等。
教学反思：教案中的教学活动和内容应根据学生的实际情况和学科要求进行调整和优化，确保教学目标的达成。
同时，教师应及时关注学生的学习情况，灵活调整教学策略，提供个性化的指导和支持。
气垫导轨简谐振动实验内容和步骤
气垫导轨简谐振动实验内容和步骤一、实验内容。
咱这个气垫导轨简谐振动实验可有趣啦。
主要就是研究在气垫导轨上物体做简谐振动的各种情况哦。
一方面呢，要测量出振动的周期。
这就像是看一个小物件在导轨上有规律地来回晃悠，然后掐着表算它多久晃一个来回。
另一方面呢，要探究影响简谐振动的因素。
比如说滑块的质量呀，弹簧的劲度系数之类的。
就好比看看不同的小伙伴（滑块质量不同）在同样的蹦床（弹簧）上蹦跶，会有啥不一样的表现。
二、实验步骤。
咱开始做这个实验的时候呀。
先得把气垫导轨给调好。
这就像给小火车铺轨道一样，要让导轨水平呢。
可以通过调节导轨下面的螺丝，看着滑块在导轨上基本能静止或者匀速滑动，这轨道就算是铺好啦。
然后把弹簧和滑块安装好。
弹簧就像小滑块的小尾巴，拉着滑块让它能来回振动。
这里要注意把弹簧挂得稳稳当当的哦。
接着呢，轻轻把滑块拉离平衡位置一小段距离，然后放手。
这时候滑块就像个调皮的小娃娃，开始欢快地振动起来啦。
这时候就可以测量周期了。
咱可以用光电门或者秒表来测。
如果用光电门呢，就像给小滑块的运动轨迹上设置了小关卡，它每经过一次，光电门就会记录一下，这样就能算出它振动一个来回的时间，也就是周期啦。
如果用秒表呢，就得眼疾手快，在滑块开始振动的时候按下秒表，数着它振动的次数，等振动了好几个来回后再按停秒表，然后算出周期。
再然后呢，改变滑块的质量或者换不同劲度系数的弹簧，重复上面的步骤。
就像给小滑块换身衣服（改变质量）或者换个不一样弹性的蹦床（换弹簧），再看看它的振动情况有啥不一样。
做完实验之后呀，可别忘了把数据好好整理一下。
把不同情况下测量出来的周期、滑块质量、弹簧劲度系数这些数据都整理得清清楚楚的。
就像把小滑块的各种有趣表现都记录在小本本上，这样我们就能分析出它们之间的关系啦。
这就是整个气垫导轨简谐振动实验的内容和步骤哦，是不是很简单又有趣呢？。
简谐运动的实验教学
简谐运动的实验教学简谐运动是物理学中的重要概念之一，它不仅存在于自然界中的各种振动系统中，也广泛应用于工程和科学领域。
为了更好地理解和掌握简谐运动，实验教学是一种高效的教学方法。
本文将以实验教学为主线，介绍简谐运动的实验教学设计和方法。
一、实验目的简述实验的目的和意义。
在这里可以给出一些例子。
二、实验器材和原理详细介绍实验所需要的器材和相关的物理原理。
三、实验步骤描述实验的具体步骤，包括搭建实验装置、记录实验数据和观察现象等。
四、数据处理与分析按照实验结果的先后顺序，将实验数据进行整理、分析和解释，并给出相应的计算公式和结果。
五、实验讨论根据实验数据和分析结果，对实验现象进行讨论和解释，引导学生思考简谐运动的特点和规律。
六、实验总结总结实验的重点和要点，并概括性地归纳出简谐运动的特点和应用。
七、实验注意事项提醒学生在进行实验时应注意的安全事项和实验操作的细节。
八、实验延伸推荐一些延伸阅读和进一步研究的内容，帮助学生加深对简谐运动的理解。
九、实验心得学生根据自己的实验经验，总结和归纳所学到的知识和体会，对实验教学进行评价和反思。
通过以上章节的有机组织，可以使得读者容易理解和掌握文章的内容和结构。
实验教学是一种互动式的教学方式，通过实际操作让学生亲自参与其中，提高学生的学习积极性和实践能力。
因此，教师应该充分利用实验教学的优势，培养学生的观察、分析、实验和创新能力，提高他们解决问题的能力和方法。
总之，简谐运动的实验教学是一种有效的教学方法。
通过实验，学生能够更深入地了解和理解简谐运动的特点和规律，并将理论知识与实际应用相结合，提高学习的效果。
教师在实验教学过程中应注意引导学生思考、提出问题和解决问题的方法，培养学生的创新思维能力和实践能力。
只有通过实践，学生才能真正掌握简谐运动的理论和应用。
因此，实验教学在物理学习中具有重要的地位和作用。
简谐振动的周期与频率实验
简谐振动的周期与频率实验简谐振动是指一个物体围绕着平衡位置做往复振动的现象，它的周期与频率是描述其特性的重要参数。
为了研究简谐振动的周期与频率之间的关系，我们进行了实验，并通过实验结果得出结论。
以下是实验步骤和结果的详细描述。
实验步骤：1. 准备实验材料：一根弹性绳，一个质量小球。
2. 将弹性绳固定在水平桌面上，使其悬挂垂直。
确保绳的自然长度与小球的质量对应。
3. 将小球拉到一侧，释放后观察其振动情况。
利用计时器测量出一次完整振动的时间，并记录下来。
4. 重复步骤3五次，得到五个完整振动的时间数据，取平均值。
5. 根据实验数据计算出简谐振动的周期和频率。
实验结果：通过五次实验得到的时间数据如下：T1 = 1.5s，T2 = 1.4s，T3 = 1.6s，T4 = 1.55s，T5 = 1.45s。
利用这些数据可以计算出平均周期(T)和平均频率(f)：T = (T1 + T2 + T3 + T4 + T5) / 5 = (1.5 + 1.4 + 1.6 + 1.55 + 1.45) / 5 = 1.5sf = 1 / T = 1 / 1.5 = 0.67Hz结论：根据实验结果，我们可以得出简谐振动的周期为1.5秒，频率为0.67赫兹。
这说明简谐振动的周期与频率成反比关系，即周期越长，频率越低，周期越短，频率越高。
简谐振动的周期与频率实验结论的验证：为了验证实验结论的正确性，我们可以进行以下实验。
1. 改变弹性绳的松紧程度。
当弹性绳变松时，实验结果显示振动的周期变长，频率变低；当弹性绳变紧时，实验结果显示振动的周期变短，频率变高。
2. 改变质量小球的质量。
增加小球的质量会导致振动周期的增加，而频率减少；减小小球的质量会导致振动周期的减小，而频率增加。
通过以上实验，我们可以验证简谐振动的周期与频率的关系，并深入理解这一现象。
结语：本实验通过测量简谐振动的周期和频率，得出了它们之间的关系，并通过实验结果进行了验证。
《简谐运动的描述》 作业设计方案
《简谐运动的描述》作业设计方案一、作业目标1、帮助学生深入理解简谐运动的概念和特点，包括位移、速度、加速度等物理量的变化规律。
2、培养学生运用数学工具（如三角函数）描述简谐运动的能力。
3、提高学生观察、分析和解决问题的能力，培养其科学思维和探究精神。
二、作业内容（一）知识巩固1、完成课本上关于简谐运动的课后习题，加深对基本概念和公式的理解。
2、回答以下问题：简谐运动的位移与时间的关系可以用什么函数表示？简谐运动的速度和加速度随时间如何变化？（二）实践探究1、观察生活中的简谐运动实例，如弹簧振子、单摆等，记录其运动周期、振幅等参数，并分析影响这些参数的因素。
2、利用手机上的传感器或物理实验仪器，测量一个简谐运动的位移、速度和加速度随时间的变化数据，并绘制图像。
（三）拓展应用1、假设一个简谐运动的振幅为 A，周期为 T，初相位为φ，写出其位移随时间的表达式，并计算在 t ＝ T/4 时刻的位移、速度和加速度。
2、思考简谐运动在实际生活中的应用，如钟摆的设计、地震监测中的振动分析等，撰写一篇小论文，阐述简谐运动原理在其中的作用。
三、作业形式1、书面作业：包括习题解答、问题回答和小论文撰写。
2、实践作业：观察实例、测量数据和绘制图像。
四、作业难度作业分为基础、提高和拓展三个层次，以适应不同学生的学习水平。
基础层次：主要涵盖课本上的基本概念和简单计算，让学生能够掌握简谐运动的基础知识。
提高层次：要求学生对知识进行综合运用，解决一些较为复杂的问题，培养其分析和推理能力。
拓展层次：鼓励学生进行自主探究和创新思考，将知识应用到实际生活中，培养其科学素养和创新精神。
五、作业时间安排1、知识巩固作业安排在课堂学习后的当天完成，预计时间为 30 分钟。
2、实践探究作业可以在周末或课余时间进行，预计时间为 1 2 小时。
3、拓展应用作业可以在一周内完成，包括查阅资料、思考和撰写论文，预计时间为 2 3 小时。
六、作业评价1、书面作业：根据答案的准确性、完整性和规范性进行评价，给予分数和评语。
物理高中一年级简谐振动实验设计
物理高中一年级简谐振动实验设计一、引言简谐振动是物理学中重要的基础实验之一，也是高中物理课程中的一大难点。
通过进行简谐振动实验，学生可以更好地理解简谐振动的概念和特性。
本文将针对物理高中一年级的学生，设计一款简谐振动实验，旨在帮助学生深入了解简谐振动的本质及其影响因素。
二、实验目的本实验的目的是通过测量弹簧振子的周期和振幅，研究弹簧振子的简谐振动特性，使学生能够掌握简谐振动的基本概念，了解振幅、周期和频率之间的关系。
三、实验器材和材料准备1. 弹簧振子：选择一根细长的弹簧，并在其下端固定一个小质量物体作为振子；2. 万用表：用于测量电流和电压的仪器；3. 定滑轮：用来固定弹簧振子的上方，以确保振子的运动在一个平面内；4. 权砝码组合：用于给振子提供不同的质量；5. 计时器：用于测量振子的周期。
四、实验步骤1. 搭建实验装置：将弹簧固定在一个水平面上，选择一个合适的物体作为振子；2. 测量振子的静止长度：将振子固定在起始位置，记录下弹簧悬挂处的高度作为振子的静止长度；3. 测量振子的周期：用计时器记录振子在从最大振幅到最小振幅再回到最大振幅的时间，再除以2，得到一个完整周期的时间；4. 测量振子的振幅：振子从最大振幅开始运动，观察振子振动的最大位移，将其记录下来；5. 更改振子的质量：在振子下方加挂一定质量的砝码，重复步骤3和步骤4，分别测量不同振子质量下的周期和振幅；6. 分析数据：根据测得的数据，绘制振子质量与周期、振子质量与振幅之间的关系图，并对数据进行分析和讨论；7. 总结实验结果：总结实验结果，得出简谐振动的特点和影响因素，并对实验结果进行评价。
五、实验注意事项1. 操作时要轻拿轻放，避免对实验装置施加不必要的力；2. 实验过程中要注意安全，避免弹簧振子和砝码掉落导致伤害；3. 计时要准确，使用计时器时要注意按下计时按钮的时机；4. 测量时要注意避免触碰振子，以免干扰其正常振动。
六、实验结果及讨论通过实验，我们得到了不同振子质量下的周期和振幅的数据，并绘制出了关系图。
《主题四 第一节 简谐运动》作业设计方案
《简谐运动》作业设计方案（第一课时）一、作业目标通过本次作业，学生应达到以下目标：1. 熟练掌握简谐运动的基本概念和原理；2. 学会用数学方法描述简谐运动；3. 理解简谐运动的能量转化和周期性特征；4. 培养观察、分析和解决问题的能力。
二、作业内容1. 简谐运动概念理解请学生描述简谐运动的基本特征，并举例说明生活中的简谐运动实例。
要求能够清晰地表达出简谐运动的定义、条件和特点。
2. 数学描述简谐运动请学生用数学公式描述简谐运动，并解释每个符号的含义。
要求能够正确使用三角函数表示简谐运动，并理解其物理意义。
3. 简谐运动的能量转化请学生通过实验或图片观察简谐运动过程中的能量转化情况，并尝试用能量守恒定律解释这一现象。
要求能够理解简谐运动中能量的转化过程，并能用物理知识解释。
4. 简谐运动的周期性请学生通过观察简谐运动的图像或视频，找出简谐运动的周期性特征。
要求能够准确描述简谐运动的周期性，并能够用周期性解释生活中的一些现象。
三、作业要求1. 独立完成：学生需独立完成本次作业，不得抄袭。
2. 认真思考：在完成作业的过程中，请学生认真思考每个问题，深入理解简谐运动的相关知识。
3. 注重实践：鼓励学生在日常生活中寻找简谐运动的实例，加深对概念的理解。
4. 按时提交：请学生在规定时间内提交作业，以便老师及时评价。
四、作业评价1. 评价标准：学生的作业完成情况、回答的正确率以及是否能够用物理知识解释生活中的简谐运动现象。
2. 评价方式：教师评价与学生互评相结合，针对学生的回答进行点评和指导，帮助学生更好地理解和掌握简谐运动的相关知识。
五、作业反馈1. 反馈方式：学生可以通过作业平台或电子邮件等方式向老师反馈作业完成过程中的疑点和难点。
老师将及时回复学生的疑问，帮助学生更好地理解和掌握简谐运动的相关知识。
2. 反馈内容：老师将根据学生的作业完成情况和反馈，指出学生的不足和需要改进的地方，并提供相应的建议和指导。
简谐运动图象的“新设计”
简谐运动图象的“新设计”一、实验设计1．以匀速直线运动的位移作为记录时间，描绘简谐运动图象，实验设计如图1所示。
2．以匀速圆周运动转过的角度作为记录时间，描绘简谐运动图象，实验设计如图2所示。
二、材料选择与制作1．材料选择：物理支架、输液瓶、输液管、细塑料软管、金属重锤、红色墨水、细线、微型直流电动机、长方形木板、旧电唱机（转速可调）、圆形纸片、白纸。
2．单摆的制作：输液瓶中加入红色墨水稀释液挂在物理支架高处，在输液管上加开关控制，然后接细塑料软管（不宜过粗）作为摆线，摆线长短控制在使单摆周期与电唱机慢档匀速转动时的周期相同。
摆锤要用密度大的铜（铁）质锤，中心打孔并固定一个细注射器针头与上述细塑料软管相接。
单摆正常摆动后开启控制开关，稀释的红色墨水通过针头落在白纸上即可记录摆锤的运动图象。
3．在图1中，长方形木板上固定有限位槽，板的一端安装微型直流电动机拉动细线带动白纸恰能在槽内做匀速直线运动。
4．在图2中，旧电唱机转盘上放的圆形纸片可随转盘匀速转动。
调节电唱机的转速使转盘转动的周期与单摆的周期相同。
三、实验操作与演示实验1 以匀速直线运动的位移作为记录时间，描绘简谐运动图象。
按图1组装好器材，在白纸上作横轴调整单摆的平衡位置在此横轴上。
给单摆适当振幅，摆动正常后，先开启微型电机开关，再开启输液器开关，在白纸上就得到了如图3所示的曲线，结束关闭开关。
作出的图象稳定规范，可直接拿起来供学生观察。
实验2 以匀速圆周运动转过的角度作为记录时间，描绘简谐运动图象。
按图2组装好器材，调整电唱机转盘匀速转动的周期与单摆的周期相同，并使摆锤静止时，针头指向转盘中心。
先开启电唱机开关，使转盘带动圆纸片匀速转动；给单摆适当振幅，摆动正常后开启输液器开关。
所得图象是一个以单摆振幅为直径不断重复的圆，重复周期是单摆周期的一半。
四、现象分析由图3可看出实验描绘出的简谐运动的图象与正弦（或余弦）曲线非常相似，究竟是否为正弦（或余弦）曲线，可由图4证明。
简谐运动教学设计方案
简谐运动教学设计方案【总体规划】【教学过程】引入根据加速度特点，对学过的运动进行分类，引入本课课题。
一、弹簧振子1.弹簧振子概念把一个有孔的小球装在弹簧的一端，弹簧的另一端固定，小球穿在光滑的杆上，能够自由滑动，两者之间的摩擦可以忽略，弹簧的质量与小球相比也可以忽略，这样的系统称为弹簧振子。
小球原来静止时的位置叫平衡位置。
2.建立研究振子运动的一维座标系小球的平衡位置为座标原点o，沿着它的振动方向建立座标轴，小球在平衡位置的右边时它对平衡位置的位移为正，在左边时为负。
今后研究振动时所说的位移，都是相对于平衡位置的位移。
二、对弹簧振子位移—时间图象的**1．对弹簧振子位移—时间图象的猜想（1）分组实验：初步观察弹簧振子运动，定性画出弹簧振子位移—时间图象。
（2）选几种典型图象让学生画在黑板上进行比较。
（3）继续实验：进一步观察振子运动，看象黑板上哪一种图象。
（4）根据数学知识，对弹簧振子位移—时间图象作出猜想——正弦曲线。
2．对弹簧振子位移—时间图象猜想的实验检验（1）实验设计●师生共同回顾数学中的正弦曲线。
师：我们一起来看，下面是数学中作正弦曲线的图，这个圆叫什幺？（单位圆）师：图中x、y在单位圆中的几何意义是什幺？（ x是单位圆的半径与起始边成的圆心角，y是半径另一端点的纵座标值）师：下面我们通过一个情境来赋予它们物理意义。
●创设情景，将数学图象转化为位移—时间图象。
师：数学图象和我们要检验的位移—时间图象，座标轴的最大不同是什幺？（横座标轴。
数学图象中横座标轴表示圆心角，x－t图象中横座标轴表示时间t。
）师：是否能找到一种运动，既涉及到圆心角，而且圆心角还跟时间成正比？（匀速圆周运动）师：我们是否可以通过匀速圆周运动，把圆心角座标轴转换为时间t座标轴？（通过讨论、引导得出：一个质点沿单位圆以角速度ω做匀速圆周运动，将其横座标轴圆心角写成ωt，只要把横座标除以ω，座标轴就是时间t，原来的圆心角标度2π，现在成了週期t。
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自制描述简谐运动轨迹实验的设计方案
苏进高
（楚雄师范学院物理与电子科学系云南675000）
摘要：针对《大学物理实验》教材版中的简谐运动的实验的不足，对该实验进行了改进，改进后的实验装
置在弹簧振子两端加2个滑环，以防止弹簧振子在振动过程中旋转，且可以减小摩擦，同时又用磁性笔代替绘
图笔，由慢速电机牵引磁性黑板，以实现描述弹簧振子的运动轨迹的目的。
关键词：简谐运动，运动轨迹，弹簧振子。
中图分类号：文献标识码：文章编号：
Improvement on the experiment of
Describing the motion track of simple harmonic
Su Jingao
(Department of Physics and Electronic Science ChuXiong Normal University) Abstract: aiming at the deficiency of simple harmonic motion in materials, author puts forward source measures to improve the experiment of simple harmonic motion the improved device uses two
slip rings on the ends of spring vibrator and to slip rings are drilled through by wire, in order to avoid spring vibrator circumvolution during the vibration process and decrease friction, then the author uses magnetic pen instead of drawing, and uses electromotor to slowly pull the magnetic blackboard ,in order to distinctly describe motion track.
Key words: simple harmonic motion; motion track; spring vibrator
1．引言
（1）在大学物理实验中，使用气垫导轨来描述简谐运动，由于空气摩擦和人的反映需要一
定的时间，因此常常会产生很大的误差，为解决上述问题，笔者在做实验过程中，对该实验做
了一些改进利用生活中常用的器材，是实验变得更直观，更具可操作性。
2．实验中的主要问题
（1）竖直方向上的弹簧振子在振动过程中，由于受到空气阻力及固定时受到一定的扭转力
矩作用，弹簧振子在振动过程中会不停的旋转，弹簧振子的旋转导致在安装在小球上的绘图笔
无法画出理想的图象。
（2）绘图笔与纸带间存在摩擦，会影响竖直方向上弹簧振子的振动，若绘图笔与纸带间的
距离太远，，不易画出弹簧振子振动的轨迹，若距离太进，摩擦力又太大，使弹簧振子振动周期
发生变化。
（3）纸带在运动过程中很难保证做匀速直线运动，即使能够做匀速直线运动，也很难保证
速度大小合适，使竖直方向上的弹簧振子在纸带上留下的轨迹不够理想。
3．解决方案
在弹簧振子两端加两滑环，用两铁丝穿过滑环，这样做既防止弹簧振子在振动过程中不停旋
转，又最大限度的减小摩擦力对弹簧振子振动的影响，为减小绘图笔与纸带存在的摩擦对弹簧
振子的影响，将磁性笔固定在弹簧振子上，磁性笔和磁性黑板间存在的吸引力可在靠近而不接
触磁性黑板的情况下就能画出弹簧振子的运动轨迹，为保证匀速运动，可采用由慢速电机（转
速可调）牵引磁性黑板滑动的办法。
4．实验器材制作与准备
器材：慢速电机，自制水平铝合金支架，凹槽滑轨，木版，弹性系数小的弹簧，小铁球，细直铁丝（2根），儿童用磁性黑板，磁性笔，自制滑环（2个），自制滑快，万能胶。
（1）铝合金框架的制作，用两细铁管支柱和铝合金框架，如图示。
（2）小滑块的制作。
选取劲度系数小且很细（1-2mm）的弹簧，从弹簧的一端截取3-4圈作为一个小圆环。
（3）弹簧振子的制作。
预先调好万能胶，将制作好的2个小滑环粘在小刚球的两彻，粘时应注意使2个小滑环尽量处在同一直径两端，且使滑环孔竖直向上；选用磁性较强的磁性笔，粘在小刚球另一侧中兴处，如图所示，最后将选取的劲度系数小的弹簧粘在小刚球的最上端，这样弹簧振子就做好了。
（4）滑块的制作。
取2根细直铁丝穿过制作好的弹簧振子两侧的滑环中，依据铝合金框架的高度截取铁丝长度，使其与铝合金框架的高度相等，这样就可以确定弹簧
振子中弹簧自由端与两铁丝的上端间的距离。
取2块薄金属片，依据弹簧自由端
与两铁丝的上端间的距离，在其中任一金属片上打三个孔，如图2所示，这样上
滑块就制作好了；而后再依据两铁丝下端间距离，在另一金属片上打二个小孔，
这样下滑块就制作好了，如图2-（b）所示。
（5）实验器材的装备。
将制作好的弹簧振子和穿过两滑环的铁丝分别固定在上下滑快上，再将两滑快分别固定在铝合金框架的上下表面，注意，固定时应使两铁丝尽
量保持竖直状态且铁丝与滑环间的摩擦尽量减小，将两凹槽滑轨（如图3所示）
分别用螺丝固定在铝合金框架的上面和下面，注意固定时应尽量使两滑轨正对，
将上面和下面分别装有2个滑轮的磁性黑板放入两滑轨中，用手轻推，以磁性黑
板能够滑动较远距离为好，将慢速电动机固定在铝合金框架的右下端，使电机轴
线与固定在磁性黑板下方的挂钩在同一水平上，然后用细绳通过电机轴和挂钩绕
在一起，装备好的实验器材平视图和侧面图，如图4所示
注意事项：该实验装置在配置过程中，穿过两滑环的铁丝是否竖直，，是否与两滑环间的的摩擦足够小是制约本实验是否成功的重要因素之一，因此在装配过程中
应尽量精确确定滑块上几个小孔的位置；其次磁性笔与磁性黑板间的距离远
近直接制约实验效果的好坏，具体在调节时应反复仔细调节两滑块的位置，
使磁性笔与磁性黑板间的距离恰好适宜。
5 实验过程 1）通过调节上下滑块在铝合金框架的位置来调节弹簧振子与磁性黑板间的距离，使
之距离适宜，即磁性笔与磁性黑板不接触，但间隔
2） 启动电机，让电机牵引磁性黑板在凹槽滑轨内匀速滑动。
3）将竖直方向的弹簧振子向下拉动宜小段距离，然后放手，让其自由振动；伴随着
弹簧振子的振动，固定在铁球上的磁性笔就在磁性黑板上画下清晰的 简谐振动轨迹。
6 结束语
实践证明，使用本实验装置进行简谐运动轨迹的描述，器材简单，制作容易，效果
明显
参考文献
【1】 薛文堂 用光电计时器做简谐运动实验【j 】 物理实验，2007，27（7）:27-28
【2】 杨易 演示简谐运动图像装置的改进【j 】 物理实验 2001，21（4）:38。