2012高考总复习物理教学案第30讲

2012高考总复习物理教学案第30讲内容摘要：

1、、教学目标1在物理知识方面的要求：(1)理解振动图象的物理意义；(2)利用振动图象求振动物体的振幅、周期及任意时刻的位移；(3)会将振动图象与振动物体在某时刻位移与位置对应，并学会在图象上分析与位移 x 有关的物理量。 (速度 v，加速度 a，恢复力 F。 )2观察砂摆演示实验中拉动木板匀速运动，让学生学会这是将质点运动的位移按时间扫描的基本实验方法。 3渗透物理方法的教育：提高学生观察、分析、实验能力和动手能力，从而让学生知道实验是研究物理科学的重要基础。 二、重点、难点分析1重点：简谐运动图象的物理意义。 2难点：振动图象与振动轨迹的区别。 三、教具演示砂摆实验：砂摆、砂子、玻璃板(或长木板)。 四、主 2、要教学过程(一)引入新课质点做直线运动时，象形象地说明质点的位移随时间变化的规律。 若以质点的初始位置为坐标原点，x 表示质点的位移。 ：初速度为零的匀加速直线运动物体的位移随时间变化规律如何。 并画出位移答案见图 1)。 提问 2：象是抛物线，其图象的横纵坐标、原点分别表示什么。 物体运动的轨迹是什么。 答 2：横轴表示时间；纵轴表示位移；坐标原点表示计时、位移起点。 物体运动的轨迹是直线。 物体做简谐运动，是周期性变化的运动，它的位移随时间变化的规律又是什么样的呢。 这正是本节要解决的问题。 (二)教学过程设计演示一：下面的木板不动，让砂摆振动。 让学生观察现象：1砂在木板上来回划出一条直线，说明振动物体仅仅只 3、在平衡位置两侧来回运动，但由于各个不同时刻的位移在木板上留下的痕迹相互重叠而呈现为一条直线。 2砂子堆砌在一条直线上，堆砌的沙子堆，它的纵剖面是矩形吗。 学生答：砂子不是均匀分布的，中央部分(即平衡位置处)堆的少，在摆的两个静止点下方，砂子堆的多(如图 2)，因为摆在平衡位置运动的最快。 讲解：质点做的是直线运动，但它每时刻的位移都有所不同。 如何将不同时刻的位移分别显示出来呢。 演示二：让砂摆振动，同时沿着与振动垂直的方向匀速拉动摆下的长木板(即平板匀速抽动实验，如图 3 所示)。 让学生观察现象：原先成一条直线的痕迹展开成一条曲线。 ：(请同学们相互讨论)1图线的 x、y 轴(横、纵坐标)分别表示什么物 4、理量。 2曲线是不是质点的运动轨迹。 质点做的是什么运动。 3图象的物理意义是什么。 4这条图线的特点是什么。 请同学回答，并讨论得出正确结果。 一、简谐运动图象1图象(如图 4)。 2线是一条质点做简谐运动时，位移随时间变化的图象。 3振动图象的横坐标表示的是时间 t，因此，它不是质点运动的轨迹，质点只是在平衡位置的两侧来回做直线运动。 4振动图象是正弦曲线还是余弦曲线，这决定于 t0 时刻的选择。 (提醒学生注意，tT/4 处，位移 x 最大，此时位移数值为振幅 A，在 强调图线为正弦曲线。 )二、简谐运动图象描述振动的物理量通过图 5 振动图象，让同学回答直接描述量。 答：振幅为 5期为 4s，及 t1s，x5 5、cm，t4s，x0 等。 直接描述量：振幅 A；周期 T；任意时刻的位移 t。 2间接描述量：(请学生总结回答)线上一点的切线的斜率等于 V。 例：求出上图振动物体的振动频率，角速度及 t5s 时的即时速度。 (请同学计算并回答)t5s，x5曲线的斜率为 0，速度 v0。 三、从振动图象中的 x 分析有关物理量(v，a，F)简谐运动的特点是周期性。 在回复力的作用下，物体的运动在空间上有往复性，即在平衡位置附近做往复的变加速(或变减速)运动；在时间上有周期性，即每经过一定时间，运动就要重复一次。 我们能否利用振动图象来判断质点x，F，v，a 的变化，它们变化的周期虽相等，但变化步调不同，只有真正理解振动图象 6、的物理意义，才能进一步判断质点的运动情况。 例：图 6 所示为一单摆的振动图象。 ：求 A，f，；求 t0 时刻，单摆的位置；若规定单摆以偏离平衡位置向右为+，求图中 O，A，B，C，D 各对应振动过程中的位置；t质点的 x，F，v，a 进行分析。 找四位同学分别回答四个问题。 由振图象知 A32s，t0 时刻从振动图象看，x0，质点正摆在 E 点即将向 G 方向运动。 振动图象中的 O，B，D 三时刻，x0，故都摆在 E 位置，A 为正的最大位移处，即 G 处，C 为负的最大位移处，即 F 处。 tx F 与 X 反向，FX，由回复力 F 为正的最大值，aF，并与 F 同向，所以 a 为正的最大值，C 7、点切线的斜率为零，速度为零。 由 F析可知：1x0，F0，a0；x0，F0，a0。 2线上一点切线的斜率等于 v；线上一点切线的斜率等于 a。 3x，v，a 不变化周期都相等，但它们变化的步调不同。 五 、课堂小结1简谐运动的图象表示做简谐运动的质点的位移随时间变化的关系，是一条正弦(或余弦曲线)曲线，不是质点运动的轨迹。 2从振动图象可以看出质点的振幅、周期以及它在任意时刻的位移。 凡与位移 x 有关的物理量(速度 v，加速度 a，回复力 F 等)都可按位移x 展开，均可在图象上得到间接描述，为进一步分析质点在某段时间内的运动情况奠定基础。 六、说明教学过程中的三是对振动图象的进一步理解，如果学生接受有困 8、难，可放在习题课上讲解或学完本章后复习小结时再展开。 简谐运动图象的应用 一、教学目的1进一步理解振动图象的物理意义。 2会利用振动图象求振动的振幅、周期及任意时刻的位移。 3会利用振动图象确定振动质点任意时刻的速度、加速度、位移及回复力的方向。 二、教学过程1复习提问教师：怎样描绘简谐运动图象学生：建立一个平面直角坐标系，用横坐标表示时间 t，用纵坐标表示振动物体对平衡位置的位移 x，选好原点，规定好坐标轴上的标度，根据各个时刻振动物体位移的方向和大小，就可以在坐标平面上确定一系列的点，将这些点用平滑的曲线连接起来，就得到了简谐运动的图象。 教师：简谐运动图象是一条什么样的图线。 学生：是一条余弦(或正 9、弦)曲线。 ：大家知道图象非常直观，振动图象表示振动质点的位移随时间变化的规律。 它不仅可以方便的确定任意时刻的位移，而且描述简谐运动的物理量都能较全面的反映。 下面我门来看看简谐运动图象的有关应用。 2振动图象的应用例 1请确定图 1 中所示的四条振动图象表示振动的振幅、周期及频率分别是多少。 例 2下图是弹簧振子的振动图线，请回答下列问题：(1)振子的振幅、周期、频率各是多少。 (2)在图中画出振子在 t 为 刻所受的回复力、加速度、速度、位移的方向。 例 3如例 2 所述再比较 t 为 时刻所受回复力大小、加速度大小及位移大小比较 t 为 时刻所受回复力、加速度及位移。 例 4如例 2 所述，试着指出哪 10、些时刻振子的加速度相同，位移相同。 例 5如例 2 所述，试比较 t 为 时刻动能的大小。 弹性势能的大小。 甲、乙两个弹簧振子的振动图象如图所示，它们的质量之比 m 甲 m 乙23，劲度系数之比 k 甲 k 乙 32，则它们的频率之比为_，最大加速度之比为_。 小结：例 1 至例 6 要求学生明确由于计时起点不同，振动图象也不一样，关键明确有关振幅、周期、频率、回复力的概念，结合牛顿第二定律 F决加速度的大小和方向问题。 简谐运动系统能量守恒，弹簧弹力做功，弹性势能减少，振动动能增加。 通过上面例题学会从振动图象上找振幅、周期、频率，及与位移 x 有关的物理量(速度、加速度、回复力、弹性势能、动能)。 3思考题：如图所示，实线是学生画的一种简谐运动的图象，虚线是振动沙摆中的砂流在木板上的痕迹形成的振动图象。 试比较理论上画的图象和实际的振动图象有何不同。