振動的描述福建省惠安高級中學(xué)物理組王焜三維教學(xué)目標(biāo)1、知識與技能（1）知道簡諧運動的振幅、周期和頻率的含義；（2）理解周期和頻率的關(guān)系；（3）知道振動物體的固有周期和固有頻率，并正確理解與振幅無關(guān)；（4）掌握簡諧運動的表達(dá)式，正確理解振幅、相位、初相的概念。2、過程與方法：3、情感、態(tài)度與價值觀：教學(xué)重點：振幅、周期和頻率的概念。教學(xué)難點：振幅、周期和頻率的物理意義；理解振動物體的固有周期和固有頻率與振幅無關(guān)。教學(xué)方法：實驗觀察、講授、討論，計算機(jī)輔助教學(xué)。教學(xué)教具：彈簧振子，音叉。新課引入上節(jié)課我們學(xué)習(xí)了簡諧運動，簡諧運動也是一種往復(fù)性的運動，所以研究簡諧運動時我們也有必要像勻速圓周運動一樣引入周期、頻率等能反映其本身特點的物理量。本節(jié)課我們就來學(xué)習(xí)描述簡諧運動的幾個物理量。我們知道振子在回復(fù)力作用下，總以某一位置為中心做往復(fù)運動。現(xiàn)在我們觀察彈簧振子的運動。將振子拉到平衡位置O的右側(cè)，放手后，振子在O點的兩側(cè)做往復(fù)運動。振子的運動是否具有周期性？在圓周運動中，物體的運動由于具有周期性，為了研究其運動規(guī)律，我們引入了角速度、周期、轉(zhuǎn)速等物理量。為了描述簡諧運動，也需要引入新的物理量，即振幅、周期和頻率。（二）新課講授實驗投影演示：觀察彈簧振子的運動，可知振子總在一定范圍內(nèi)運動。說明振子離開平衡位置的距離在一定的數(shù)值范圍內(nèi)，這就是我們要學(xué)的第一個概念——振幅。1．振幅實驗投影演示：在鐵架臺上懸掛一豎直方向的彈簧振子，分別把振子從平衡位置向下拉不同的距離，讓振子振動。現(xiàn)象：①兩種情況下，彈簧振子振動的范圍大小不同；②振子振動的強弱不同。在物理學(xué)中，我們用振幅來描述物體的振動強弱。（1）物理意義：振幅是描述振動的物理量。（2）定義：振動物體離開平衡位置的，叫做振動的振幅。（3）單位：在國際單位制中，振幅的單位是米（m）。（4）振幅和位移的區(qū)別①振幅是指振動物體離開平衡位置的最大距離；而位移是振動物體所在位置與平衡位置之間的距離。②對于一個給定的振動，振子的位移是時刻變化的，但振幅是不變的。③位移是矢量，振幅是標(biāo)量。④振幅等于最大位移的數(shù)值。2．周期和頻率（1）全振動從O點開始，一次全振動的完整過程為：O→A→O→A′→O。從A點開始，一次全振動的完整過程為：A→O→A′→O→A。從A＇點開始，一次全振動的完整過程為：A′→O→A→O→A′。OAOAA′振動物體以相同的速度相繼通過同一位置所經(jīng)歷的過程，也就是連續(xù)的兩次位置和振動狀態(tài)都相同時所經(jīng)歷的過程，叫做一次全振動。一次全振動是簡諧運動的最小運動單元，振子的運動過程就是這一單元運動的不斷重復(fù)。（2）周期和頻率演示：在兩個勁度系數(shù)不同的彈簧下掛兩個質(zhì)量相同的小球，讓這兩個彈簧振子以相同的振幅振動，觀察到振子振動的快慢不同。為了描述簡諧運動的快慢，引入了周期和頻率。①周期：做簡諧運動的物體完成一次全振動所需的時間，叫做振動的周期，單位：s。②頻率：單位時間內(nèi)完成的全振動的次數(shù)，叫頻率，單位：Hz，1Hz=1s-1。③周期和頻率之間的關(guān)系：T=EQ\F(1,f)④研究彈簧振子的周期問題：猜想彈簧振子的振動周期可能由哪些因素決定?演示：兩個不同的彈簧振子（彈簧不同，振子小球質(zhì)量也不同），學(xué)生觀察到：兩個彈簧振子的振動不同步，說明它們的周期不相等。猜想：影響彈簧振子周期的因素可能有：振幅、振子的質(zhì)量、彈簧的勁度系數(shù)。3、簡諧運動的周期或頻率與振幅無關(guān)實驗演示：敲一下音叉，聲音逐漸減弱，即振幅逐漸減小，但音調(diào)不發(fā)生變化，即頻率不變。振子的周期(或頻率)由振動系統(tǒng)本身的性質(zhì)決定，稱為振子的固有周期或固有頻率。例1：一面鑼，它只有一種聲音，用錘敲鑼，發(fā)出響亮的鑼聲，鑼聲很快弱下去，但不會變調(diào)。擺動著的秋千，雖擺動幅度發(fā)生變化，但頻率不發(fā)生變化。彈簧振子在實際的振動中，會逐漸停下來，但頻率是不變的。這些都說明所有能振動的物體。都有自己的固有周期或固有頻率。4、簡諧運動的位移圖象——振動圖象簡諧運動的振動圖象是一條什么形狀的圖線呢？簡諧運動的位移指的是什么位移？（相對平衡位置的位移）實驗投影演示：當(dāng)彈簧振子振動時，沿垂置于振動方向勻速拉動紙帶，毛筆P就在紙帶上畫出一條振動曲線。說明：勻速拉動紙帶時，紙帶移動的距離與時間成正比，紙帶拉動一定的距離對應(yīng)振子振動一定的時間，因此紙帶的運動方向可