物理：1.2《振动的描述》教案（鲁科版选修3-4）

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第二节 振动的描述
三维教学目标
1、知识与技能
（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）知道振动物体的固有周期和固有频率，并正确理解与振幅无关；
（4）掌握简谐运动的表达式，正确理解振幅、相位、初相的概念。
2、过程与方法：
3、情感、态度与价值观：
教学重点：振幅、周期和频率的概念。
教学难点：振幅、周期和频率的物理意义；理解振动物体的固有周期和固有频率与振幅无关。
教学方法：实验观察、讲授、讨论，计算机辅助教学。
教学教具：弹簧振子，音叉。
（一）新课引入
上节课讲了简谐运动的现象和受力情况。我们知道振子在回复力作用下，总以某一位置为中心做往复运动。现在我们观察弹簧振子的运动。将振子拉到平衡位置 O 的右侧，放手后，振子在 O 点的两侧做往复运动。振子的运动是否具有周期性？在圆周运动中，物体的运动由于具有周期性，为了研究其运动规律，我们引入了角速度、周期、转速等物理量。为了描述简谐运动，也需要引入新的物理量，即振幅、周期和频率。
（二）新课讲授
实验演示：观察弹簧振子的运动，可知振子总在一定范围内运动。说明振子离开平衡位置的距离在一定的数值范围内，这就是我们要学的第一个概念——振幅。
1、振幅A：
振动物体离开平衡位置的最大距离。我们要注意，振幅是振动物体离开平衡位置的最大距离，而不是最大位移。这就意味着，振幅是一个数值，指的是最大位移的绝对值。
2、振动的周期和频率
（1）振动的周期T：做简谐运动的物体完成一次全振动的时间。振动的频率f：单位时间内完成全振动的次数。
（2）周期的单位为秒（s）、频率的单位为赫兹（Hz）。
（3）周期和频率都是表示振动快慢的物理量。两者的关系为：T=1/f 或 f=1/T
若周期T=0.2s，即完成一次全振动需要0.2s，那么1s内完成全振动的次数，就是1/0.2=5s-1。也就是说，1s钟振动5次，即频率为5Hz。
3、简谐运动的周期或频率与振幅无关
实验演示：敲一下音叉，声音逐渐减弱，即振幅逐渐减小，但音调不发生变化，即频率不变。振子的周期(或频率)由振动系统本身的性质决定，称为振子的固有周期或固有频率。
例1：一面锣，它只有一种声音，用锤敲锣，发出响亮的锣声，锣声很快弱下去，但不会变调。摆动着的秋千，虽摆动幅度发生变化，但频率不发生变化。弹簧振子在实际的振动中， 会逐渐停下来，但频率是不变的。这些都说明所有能振动的物体。都有自己的固有周期或固有频率。
4、简谐运动的位移图象——振动图象
简谐运动的振动图象是一条什么形状的图线呢？简谐运动的位移指的是什么位移？（相对平衡位置的位移）
演示：当弹簧振子振动时，沿垂置于振动方向匀速拉动纸带，毛笔P就在纸带上画出一条振动曲线。
说明：匀速拉动纸带时，纸带移动的距离与时间成正比，纸带拉动一定的距离对应振子振动一定的时间，因此纸带的运动方向可以代表时间轴的方向，纸带运动的距离就可以代表时间。实际应用例子：心电图仪、地震仪。
理论和实验都证明：简谐运动的振动图象都是正弦或余弦曲线。
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