1、第 10周 第（ 1 ）課時 授課日期：課 題3、簡諧運(yùn)動的回復(fù)力和能量課 型新課教學(xué)目標(biāo)1掌握簡諧運(yùn)動的定義；了解簡諧運(yùn)動的運(yùn)動特征；掌握簡諧運(yùn)動的動力學(xué)公式；了解簡諧運(yùn)動的能量變化規(guī)律。2引導(dǎo)學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)觀察，概括簡諧運(yùn)動的運(yùn)動特征和簡諧運(yùn)動的能量變化規(guī)律，培養(yǎng)歸納總結(jié)能力。3結(jié)合舊知識進(jìn)行分析，推理而掌握新知識，以培養(yǎng)其觀察和邏輯思維能力。重難點(diǎn)1重點(diǎn)是簡諧運(yùn)動的定義；2難點(diǎn)是簡諧運(yùn)動的動力學(xué)分析和能量分析。主要教法：實(shí)驗(yàn)分析教學(xué)過程（一）引入新課提問1：什么是機(jī)械振動？答：物體在平衡位置附近做往復(fù)運(yùn)動叫機(jī)械振動。提問2：振子做什么運(yùn)動？日常生活中經(jīng)常會遇到機(jī)械振動的情況：機(jī)器的振動，橋

2、梁的振動，樹枝的振動，樂器的發(fā)聲，它們的振動比較復(fù)雜，但這些復(fù)雜的振動都是由簡單的振動的組成的，因此，我們的研究仍從最簡單、最基本的機(jī)械振動開始。剛才演示的就是一種最簡單、最基本的機(jī)械振動，叫做簡諧運(yùn)動。提問3：過去我們研究自由落體等勻變速直線運(yùn)動是從哪幾個角度進(jìn)行研究的？今天，我們?nèi)砸獜倪\(yùn)動學(xué)（位移、速度、加速度）研究簡諧運(yùn)動的運(yùn)動性質(zhì)；從動力學(xué)（力和運(yùn)動的關(guān)系）研究簡諧運(yùn)動的特征，再研究能量變化的情況。（二）新課教學(xué)（第二次演示豎直方向的彈簧振子）提問4：大家應(yīng)明確觀察什么？（物體）提問5：上述四個物理量中，哪個比較容易觀察？提問6：做簡諧運(yùn)動的物體受的是恒力還是變力？力的大小、方向如何變

3、？小結(jié)：簡諧運(yùn)動的受力特點(diǎn)：回復(fù)力的大小與位移成正比，回復(fù)力的方向指向平衡位置提問7：簡諧運(yùn)動是不是勻變速運(yùn)動？小結(jié)：簡諧運(yùn)動是變速運(yùn)動，但不是勻變速運(yùn)動。加速度最大時，速度等于零；速度最大時，加速度等于零。提問8：從簡諧運(yùn)動的運(yùn)動特點(diǎn)，我們來看它在運(yùn)動過程中能量如何變化？讓我們再來觀察。提問9：振動前為什么必須將振子先拉離平衡位置？（外力對系統(tǒng)做功）提問10：在A點(diǎn)，振子的動能多大？系統(tǒng)有勢能嗎？提問11：在O點(diǎn)，振子的動能多大？系統(tǒng)有勢能嗎？提問12：在D點(diǎn)，振子的動能多大？系統(tǒng)有勢能嗎？提問13：在B，C點(diǎn)，振子有動能嗎？系統(tǒng)有勢能嗎？小結(jié)：簡諧運(yùn)動過程是一個動能和勢能的相互轉(zhuǎn)化過程。（

4、三）總結(jié)：作業(yè)課后習(xí)題課后記錄及反思：學(xué)生基本掌握第 10 周 第（ 2 ）課時 授課日期：課 題4、單擺課 型新課教學(xué)目標(biāo)（1）知道什么是單擺；（2）理解單擺振動的回復(fù)力來源及做簡諧運(yùn)動的條件；（3）知道單擺的周期和什么有關(guān)，掌握單擺振動的周期公式，并能用公式解題。重難點(diǎn)1本課重點(diǎn)在于掌握好單擺的周期公式及其成立條件。2本課難點(diǎn)在于單擺回復(fù)力的分析。主要教法：實(shí)驗(yàn)研究教學(xué)過程（）引入新課在前面我們學(xué)習(xí)了彈簧振子，知道彈簧振子做簡諧運(yùn)動。那么：物體做簡諧運(yùn)動的條件是什么？答：物體做機(jī)械振動，受到的回復(fù)力大小與位移大小成正比，方向與位移方向相反。今天我們學(xué)習(xí)另一種機(jī)械振動單擺的運(yùn)動（二）進(jìn)行新課

5、1、 閱讀課本第167頁到168頁第一段，思考：什么是單擺？答：一根細(xì)線上端固定，下端系著一個小球，如果懸掛小球的細(xì)線的伸長和質(zhì)量可以忽略，細(xì)線的長度又比小球的直徑大得多，這樣的裝置就叫單擺。圖物理上的單擺，是在一個固定的懸點(diǎn)下，用一根不可伸長的細(xì)繩，系住一個一定質(zhì)量的質(zhì)點(diǎn)，在豎直平面內(nèi)擺動。所以，實(shí)際的單擺要求繩子輕而長，擺球要小而重。擺長指的是從懸點(diǎn)到擺球重心的距離。將擺球拉到某一高度由靜止釋放，單擺振動類似于鐘擺振動。擺球靜止時所處的位置就是單擺的平衡位置。物體做機(jī)械振動，必然受到回復(fù)力的作用，彈簧振子的回復(fù)力由彈簧彈力提供，單擺同樣做機(jī)械振動，思考：單擺的回復(fù)力由誰來提供，如何表示？1

6、）平衡位置 當(dāng)擺球靜止在平衡位置O點(diǎn)時，細(xì)線豎直下垂，擺球所受重力G和懸線的拉力F平衡，O點(diǎn)就是擺球的平衡位置。2）回復(fù)力單擺的回復(fù)力F回=G1=mg sin，單擺的振動是不是簡諧運(yùn)動呢？單擺受到的回復(fù)力F回=mg sin，如圖：雖然隨著單擺位移X增大，sin也增大，但是回復(fù)力F的大小并不是和位移成正比，單擺的振動不是簡諧運(yùn)動。但是，在值較小的情況下（一般取10），在誤差允許的范圍內(nèi)可以近似的認(rèn)為 sin=X/ L，近似的有F= mg sin= ( mg /L )x = k x（k=mg/L）,又回復(fù)力的方向始終指向O點(diǎn)，與位移方向相反，滿足簡諧運(yùn)動的條件，即物體在大小與位移大小成正比，方向與

7、位移方向相反的回復(fù)力作用下的振動，F(xiàn) = - ( mg / L )x = - k x（k=mg/L）為簡諧運(yùn)動。所以，當(dāng)10時，單擺振動是簡諧運(yùn)動。條件：擺角10位移大時，單擺的回復(fù)力大，位移小，回復(fù)力小，當(dāng)單擺經(jīng)過平衡位置時，單擺的位移為0，回復(fù)力也為0，思考：此時，單擺所受的合外力是否為0？單擺此時做的是圓周運(yùn)動，做圓周運(yùn)動的物體受向心力，單擺也不能例外，也受到向心力的作用（引導(dǎo)學(xué)生思考，單擺作圓周運(yùn)動的向心力從何而來？）。在平衡位置，擺球受繩的拉力F和重力G的作用，繩的拉力大于重力G，它們的合力充當(dāng)向心力。所以，單擺經(jīng)過平衡位置時，受到的回復(fù)力為0 ，但是所受的合外力不為0。3單擺的周期

8、我們知道做機(jī)械振動的物體都有振動周期，請思考：單擺的周期受那些因素的影響呢？生：可能和擺球質(zhì)量、振幅、擺長有關(guān)。單擺的周期是否和這些因素有關(guān)呢？下面我們用實(shí)驗(yàn)來證實(shí)我們的猜想為了減小對實(shí)驗(yàn)的干擾，每次實(shí)驗(yàn)中我們只改變一個物理量，這種研究問題的方法就是控制變量法。首先，我們研究擺球的質(zhì)量對單擺周期的影響：那么就先來看一下擺球質(zhì)量不同，擺長和振幅相同，單擺振動周期是不是相同。演示1將擺長相同，質(zhì)量不同的擺球拉到同一高度釋放。現(xiàn)象：兩擺球擺動是同步的，即說明單擺的周期與擺球質(zhì)量無關(guān)，不會受影響。這個實(shí)驗(yàn)主要是為研究屬于簡諧運(yùn)動的單擺振動的周期，所以擺角不要超過10。接下來看一下振幅對周期的影響。演示

9、2擺角小于10的情況下，把兩個擺球從不同高度釋放。（由一名學(xué)生來完成實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，教師加以指導(dǎo)）現(xiàn)象：擺球同步振動，說明單擺振動的周期和振幅無關(guān)。剛才做過的兩個演示實(shí)驗(yàn)，證實(shí)了如果兩個擺擺長相等，單擺振動周期和擺球質(zhì)量、振幅無關(guān)。如果擺長L不等，改變了這個條件會不會影響周期？演示3取擺長不同，兩個擺球從某一高度同時釋放，注意要10。（由一名學(xué)生來完成實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，教師加以指導(dǎo)）現(xiàn)象：兩擺振動不同步，而且擺長越長，振動就越慢。這說明單擺振動和擺長有關(guān)。具體有什么關(guān)系呢？荷蘭物理學(xué)惠更斯研究了單擺的振動，在大量可靠的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，經(jīng)過一系列的理論推導(dǎo)和證明得到：單擺的周期和擺長l的平方根成正比，和重力加速度

10、g的平方根成反比，周期公式：同時這個公式的提出，也是在單擺振動是簡諧運(yùn)動的前提下，條件：擺角10由周期公式我們看到T與兩個因素有關(guān)，當(dāng)g一定，T與成正比；當(dāng)L一定，T與成反比；L，g都一定，T就一定了，對應(yīng)每一個單擺有一個固有周期T， （三）課堂小結(jié)：本節(jié)課主要講了單擺振動的規(guī)律，只有在10時單擺振動才是簡諧運(yùn)動；單擺振動周期例 1：已知某單擺的擺長為L，振動周期為T，試表示出單擺所在地的重力加速度g.例 2：有兩個單擺，甲擺振動了15次的同時，乙擺振動了5次，則甲乙兩個擺的擺長之比為_。作業(yè)課后習(xí)題課后記錄及反思：基本玩吃教學(xué)任務(wù)第 10 周 第（ 3 ）課時 授課日期：課 題5、外力作用下

11、的振動課 型新課教學(xué)目標(biāo)（1）知道阻尼振動和無阻尼振動，并能從能量的觀點(diǎn)給予說明。（2）知道受迫振動的概念。知道受迫振動的頻率等于驅(qū)動力的頻率，而跟振動物體的固有頻率關(guān)。（3）理解共振的概念，知道常見的共振的應(yīng)用和危害。重難點(diǎn)1、受迫振動，共振。主要教法：實(shí)驗(yàn)研究教學(xué)過程（一）復(fù)習(xí)提問讓學(xué)生注意觀察教師的演示實(shí)驗(yàn)。教師把彈簧振子的振子向右移動至B點(diǎn)，然后釋放，則振子在彈性力作用下，在平衡位置附近持續(xù)地沿直線振動起來。重復(fù)兩次讓學(xué)生在黑板上畫出振動圖象的示意圖（圖1中的）。再次演示上面的振動，只是讓起始位置明顯地靠近平衡位置，再讓學(xué)生在原坐標(biāo)上畫出第二次振子振動的圖象（圖1中的）。和應(yīng)同頻、同相

12、、振幅不同。結(jié)合圖象和振子運(yùn)動與學(xué)生一起分析能量的變化并引入新課。（二）新課教學(xué)現(xiàn)在以彈簧振子為例討論一下簡諧運(yùn)動的能量問題。問：振子從B向O運(yùn)動過程中，它的能量是怎樣變化的？引導(dǎo)學(xué)生答出彈性勢能減少，動能增加。問：振子從O向C運(yùn)動過程中能量如何變化？振子由C向O、又由O向B運(yùn)動的過程中，能量又是如何變化的？問：振子在振動過程中總的機(jī)械能如何變化？引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用機(jī)械能守恒定律，得出在不計(jì)阻力作用的情況下，總機(jī)械能保持不變。教師指出：將振子從B點(diǎn)釋放后在彈簧彈力（回復(fù)力）作用下，振子向左運(yùn)動，速度加大，彈簧形變（位移）減少，彈簧的彈性勢能轉(zhuǎn)化為振子的動能。當(dāng)回到平衡位置O時，彈簧無形變，彈性勢能為

13、零，振子動能達(dá)到最大值，這時振子的動能等于它在最大位移處（B點(diǎn)）彈簧的彈性勢能，也就是等于系統(tǒng)的總機(jī)械能。在任何一位置上，動能和勢能之和保持不變，都等于開始振動時的彈性勢能，也就是系統(tǒng)的總機(jī)械能。由于簡諧運(yùn)動中總機(jī)械能守恒，所以簡諧運(yùn)動中振幅不變。如果初始時B點(diǎn)與O點(diǎn)的距離越大，到O點(diǎn)時，振子的動能越大，則系統(tǒng)所具有的機(jī)械能越大。相應(yīng)地，振子的振幅也就越大，因此簡諧運(yùn)動的振幅與能量相對應(yīng)。問：怎樣才能使受阻力的振動物體的振幅不變，而一直振動下去呢？引導(dǎo)學(xué)生答出，應(yīng)不斷地向系統(tǒng)補(bǔ)充損耗的機(jī)械能，以使振動物體的振幅不變。指出：這種振幅不變的振動叫等幅振動。 舉幾個等幅振動的例子，例如電鈴響的時候，

14、鈴錘是做等幅振動。電磁打點(diǎn)計(jì)時器工作時，打點(diǎn)針是做等幅振動。掛鐘的擺是做等幅振動。它們的共同特點(diǎn)是，工作時振動物體不斷地受到周期性變化外力的作用。這種周期性變化的外力叫驅(qū)動力。在驅(qū)動力作用下物體的振動叫受迫振動。再讓學(xué)生舉幾個受迫振動的例子，例如內(nèi)燃機(jī)氣缸中活塞的運(yùn)動，縫紉機(jī)針頭的運(yùn)動，揚(yáng)聲器紙盆的運(yùn)動，電話耳機(jī)中膜片的運(yùn)動等都是受迫振動。問：受迫振動的頻率跟什么有關(guān)呢？讓學(xué)生注意觀察演示（圖3）。用不同的轉(zhuǎn)速勻速地轉(zhuǎn)動把手，可以發(fā)現(xiàn)，開始振子的運(yùn)動情況比較復(fù)雜，但達(dá)到穩(wěn)定后，振子的運(yùn)動就比較穩(wěn)定，可以明顯地觀察到受迫振動的周期等于驅(qū)動力的周期。這樣就可以得到物體做受迫振動的頻率等于驅(qū)動力的頻

15、率，而跟振子的固有頻率無關(guān)。問：受迫振動的振幅又跟什么有關(guān)呢？演示擺的共振（裝置如圖4），在一根繃緊的繩上掛幾個單擺，其中A、B、G球的擺長相等。當(dāng)使A擺動起來后，A球的振動通過張緊的繩給其余各擺施加周期性的驅(qū)動力，經(jīng)一段時間后，它們都會振動起來。驅(qū)動力的頻率等于A擺的頻率。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在A擺多次擺動后，各球都將以A球的頻率振動起來，但振幅不同，固有頻率與驅(qū)動力頻率相等的B、G球的振幅最大，而頻率與驅(qū)動力頻率相差最大的D、E球的振幅最小。明確指出：驅(qū)動力的頻率跟物體的固有頻率相等時，振幅最大，這種現(xiàn)象叫共振。講解一下共振在技術(shù)上有其有利的一面，也存在不利的一面。結(jié)合課本讓同學(xué)思考，在生活實(shí)際中利用共振和防止共振的實(shí)例。三、請同學(xué)小結(jié)一下本節(jié)要點(diǎn)1振動物體都具有能量，能量的大小與振幅有關(guān)，振幅越大，振動能量也越大；2當(dāng)振動物體的能量