1.2 振动的描述 教案 (1)

1.2
振动的描述
教案1（鲁科版选修3-4）
【教学目标】
（1）知道简谐运动的振幅、周期和频率的含义；
（2）理解周期和频率的关系；
（3）掌握简谐运动的表达式
【教学重点】
振幅、周期和频率的物理意义；
【教学过程】
引入：同学们，描述匀速直线运动的物理量有位移、时间、速度；描述匀变速直线运动的物理量有速度、时间、加速度；描述匀速圆周运动时，引入了周期、频率、角速度等反映其本身特点的物理量。上节课我们学习了简谐运动，那么如何描述简谐运动呢？这就是本节课所要研究的问题。
板书：2、简谐运动的描述
师：如果我们要乘车，我想大家都愿意坐小汽车，而不坐拖拉机，因为拖拉机比小汽车颠簸得厉害。也就是说它们的振动的强弱不同。下面我们再来观察一个现象
实验1：给弹簧振子拉不同的距离，观察两次振动过程有什么不同？现象：振动的强弱不一样。
师：在物理学中，我们引入振幅这个物理量来描述振动的强弱。
板书：一、振幅
课件点击　　　　1、振幅：振动物体离开平衡位置的最大距离，叫做振动的振幅。
　　　　　　　　2、物理意义：振幅是描述振动强弱的物理量
3、单位：在国际单位制中，振幅的单位是：米。
上节课我们学习了简谐运动的位移，那么简谐运动的位移和振幅有哪些区别呢？
课件点击　讨论：
结论　　　（1）振幅等于最大位移的数值。
（2）对于一个给定的振动，振子的位移是时刻变化的，但振幅是不变的。
（3）位移是矢量，振幅是标量。
师：下面我们来分析一下上节课所做的弹簧振子做简谐运动的实验。
课件点击：弹簧振子做简谐运动的过程。
师：分析　弹簧振子从O—B—O—A—O下面又将不断的重复前面的过程。那么前面的这个过程就称之为一次全振动。
课件点击：全振动:一个完整的振动过程称为一次全振动
一次全振动是简谐运动的最小单元，振子的运动过程就是这一单元运动的不断重复
想一想：若从振子经过C向右起，经过怎样的运动才叫完成一次全振动？
师：下面我们通过实验来比较一下完成一次全振动所用的时间是否一样？
实验2：两个劲度系数不同的弹簧观察振子振动的快慢。
为了描述简谐运动的快慢，引入了周期和频率。
板书：二、周期、频率
课件点击：①周期：做简谐运动的物体完成一次全振动所需要的时间，叫做振动的周期，单位：s。
②频率：单位时间内完成的全振动的次数，叫频率。单位：Hz，1Hz=1s-1。
③周期和频率之间的关系：T＝1/f。
师：刚才我们观察到不同的弹簧振子周期不同，那么弹簧振子的周期可能与哪些因素有关呢？
课件点击
猜想：　　设计实验　
师：实验之前我想现场采访一下我们的实验小组
实验过程中，我们应该选择哪个位置作为计时的开始时刻？
②一次全振动的时间非常短，我们应该用什么样的方法去测量弹簧振子的周期？
实验3：请一位同学到前面来做这个实验。大家一起来测讲台上演示的弹簧振子的振动周期。
1、探究T与k的关系。
2、探究T与m的关系。
3、探究T与A的关系。
对一个确定的振动系统，振动的周期和频率只与振动系统本身有关，所以把周期和频率叫做固有周期和固有频率。
请同学们来观察两个摆长相等的单摆做简谐运动的情形。
实验4:观察和比较两个摆长相等的单摆做简谐运动的情形。
师：对于不同时释放的两个等长单摆，我们说它们的相位不相同。
要详尽的描述简谐运动，只有周期（频率）和振幅是不够的，在物理学中我们用不同的相位来描述简谐运动在一个全振动中所处的不同阶段。
板书：三、相位
上一节课，我们已经简谐运动的位移x和时间t的关系可以用正弦或余弦曲线来表示，刚刚我们又学习了描述简谐运动的物理量A、T、f、，那么根据三角函数知识，x和t的关系可以写成什么样的表达式呢？请同学样阅读课本，写出x
与t的函数表达式，并且了解有关量的含义。
板书：四、简谐运动的表达式
小结：1、描述简谐运动的物理量——振幅、周期、频率和相位。
振幅是描述振动强弱的物理量；
周期和频率都是用来表示振动快慢的物理量。
相位是表示振动步调的物理量
2、简谐运动的表达式为：x=Asin（ωt+φ
）
巩固练习：