物理選修3—4《簡諧運動》

劉靈梅

[摘 要]關(guān)于簡介運動本節(jié)內(nèi)容是物理選修模塊，根據(jù)課標要求，通過觀察和分析理解簡諧運動的特征，能用公式和圖像描述簡諧運動的特征，并比較做簡諧運動的物體在不同位置所受的力、速度、加速度、動能和勢能。

[關(guān)鍵詞]簡諧運動；受力；位置

本節(jié)可分兩課時完成：

第一課時，認識簡諧運動并培養(yǎng)分析和解決問題的能力.

第二課時，歸納總結(jié)做簡諧運動的運動特征.

本節(jié)內(nèi)容為第一課時。本節(jié)倡導(dǎo)積極主動，勇于探索的學(xué)習(xí)精神，注重提高學(xué)生的物理思維能力，養(yǎng)成總結(jié)歸納的學(xué)習(xí)習(xí)慣。

為此我從幾個方面著手：

一、通過圖片展示，認識機械振動不同于前面所學(xué)的運動，是具有往復(fù)、周期性的運動。

二、通過實物水平彈簧振子的運動、豎直彈簧振子的運動，展示觀察總結(jié)位移大小和方向的變化。這是本節(jié)課的重點。

三、通過位移一時間的圖像，分析運動的位移的變化規(guī)律。

案例片段描述：

【引入新課】展示：彈吉他、音叉、敲鼓以及小鳥飛離枝頭等圖片，擺鐘、蕩秋千動畫，引出機械振動，并說明最簡單的機械運動是簡諧運動。

【學(xué)生甲】導(dǎo)學(xué)案展示：

1. 什么是彈簧振子？“彈簧振子”這個理想模型，理想在哪？

一個輕質(zhì)彈簧連接一個小球，在光滑水平面運動，小球和彈簧所組成的系統(tǒng)稱做彈簧振子或簡稱振子。理想忽略摩擦力 、忽略彈簧質(zhì)量系統(tǒng)機械能守恒。

2. 什么是彈簧振子的平衡位置？該位置在振動方向上所受合外力如何？請分析下圖中彈簧振子的平衡位置彈簧處于什么狀態(tài)？

靜止時所處的位置就是振子的平衡位置，在該位置沿振動

方向合外力為0。①圖中平衡位置為彈簧原長

②圖中為重力和彈力相等的位置。

3.彈簧振子在運動過程中，不同時刻的位移都是以哪個位置為起點的？畫出下圖中B、C兩點的位移，并說明位移方向如何？大小如何？分析小球在靠近和遠離平衡位置過程中，位移分別是如何變化的？

位移是以平衡位置為起點的，方向如圖，B點位移方向像左，C點位移方向向右，位移大小為OB、OC段長度，小球在靠近平衡位置時

位移減小，遠離平衡位置時位移增大。

【老師強調(diào)】平衡位置是指受力平衡的位置，通過受力平衡確定平衡位置，我們規(guī)定位移的方向以平衡位置為起點指向末位置，

【老師提問】向左運動經(jīng)過B點和返回經(jīng)過B點位移方向如何？

【學(xué)生甲】兩次經(jīng)過B點的位移方向相反，向左經(jīng)過b位移方向向左，返回經(jīng)過B時位移方向向右。

【學(xué)生乙】不對，位移的方向始終都由平衡位置指向末位置所以兩次經(jīng)過的位移是相同的

【老師】那么甲同學(xué)錯在哪里？

【學(xué)生丙】他把運動方向當作了位移方向了。

【老師總結(jié)】只要經(jīng)過同一位置位移方向就是相同的，而且位移方向始終是背離平衡位置的，連續(xù)兩次經(jīng)過同一位置不同的是速度方向，而且只要遠離平衡位置，位移就是增加的，靠近平衡位置時位移就是減小的。

那么如何用圖像直觀的反應(yīng)位移隨時間的變化關(guān)系呢？如何建立坐標系呢？參看導(dǎo)學(xué)案完成實驗

【導(dǎo)學(xué)案內(nèi)容】彈簧振子的x—t圖像是如何建立坐標軸的？

以平衡位置為原點，以運動軌跡為y軸，垂直y軸方向為時間軸，按照要求完成到導(dǎo)學(xué)案上的實驗過程。

【合作探究】

小組實驗：兩人合作，請用筆模仿上圖①中的彈簧振子的運動

（1）白紙不動：先在白紙中央畫一條直線OO1使它平行于紙的長邊，作為圖像的橫坐標軸，紙不動，其中一個人握筆讓筆尖在白紙上沿垂直于OO1的方向來回移動，在紙上留下筆的印跡。

（2）沿OO1的方向勻速拉動白紙：在上述白紙上，當其中一個人沿垂直于OO1方向來回移動時，另一個人沿OO1的方向勻速拉動白紙，在紙上留下筆的印跡

（3） 成果展示給大家

【課后思考】為什么必須勻速拉動白紙？這種記錄振動的方法，在實際中有很多的應(yīng)用，你知道有哪些嗎？

【同學(xué)戊導(dǎo)學(xué)案展示】

簡諧運動及其圖像

1.什么是簡諧運動？運動過程中，它的位移大小和方向具有什么特點？

如果質(zhì)點的位移與時間的關(guān)系遵從正弦函數(shù)的規(guī)律，即它的振動圖象（x—t圖象）是一條正弦曲線，這樣的振動叫做簡諧運動。

位移做周期性變化。

【老師】不夠完整，其他同學(xué)呢？

【同學(xué)1】振子從平衡位置向左、向右運動，位移增加，向平衡位置運動位移減小。

【同學(xué)2】振子在平衡位置左側(cè)時位移方向向左，在平衡位置右側(cè)時位移方向向右。

【老師】為了更好的體會和總結(jié)位移的變化，請看微課。

基本內(nèi)容是：以彈簧振子為例，運動軌跡是直線，位移大小和方向周期性變化，只要遠離平衡位置時位移增加，靠近平衡位置時位移減小，位移的方向始終背離平衡位置。

【小結(jié)】：

1.彈簧振子理性化模型：不計阻力、彈簧的質(zhì)量與小球相比可以忽略（振動過程中系統(tǒng)機械能守恒）

2.平衡位置：振子原來靜止時的位置。

3.簡諧運動：質(zhì)點的位移與時間的關(guān)系遵從正弦函數(shù)的規(guī)律，即它的振動圖象是一條正弦曲線。

參考文獻：

[1]高中物理學(xué)習(xí)的知識、方法[J]. 朱玉榮. 理科考試研究 2014年13期

[2]談高中物理的探究式教學(xué)[J]. 李雀飛. 廣西民族師范學(xué)院學(xué)報 2014年03期