物理選修3—4《簡諧運動》

劉靈梅

[摘 要]關于簡介運動本節內容是物理選修模塊，根據課標要求，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。

[關鍵詞]簡諧運動；受力；位置

本節可分兩課時完成：

第一課時，認識簡諧運動并培養分析和解決問題的能力.

第二課時，歸納總結做簡諧運動的運動特征.

本節內容為第一課時。本節倡導積極主動，勇于探索的學習精神，注重提高學生的物理思維能力，養成總結歸納的學習習慣。

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的運動，是具有往復、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，展示觀察總結位移大小和方向的變化。這是本節課的重點。

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。

【學生甲】導學案展示：

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稱做彈簧振子或簡稱振子。理想忽略摩擦力 、忽略彈簧質量系統機械能守恒。

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？

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】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】向左運動經過B點和返回經過B點位移方向如何？

【學生甲】兩次經過B點的位移方向相反，向左經過b位移方向向左，返回經過B時位移方向向右。

【學生乙】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過的位移是相同的

【老師】那么甲同學錯在哪里？

【學生丙】他把運動方向當作了位移方向了。

【老師總結】只要經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，連續兩次經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位移隨時間的變化關系呢？如何建立坐標系呢？參看導學案完成實驗

【導學案內容】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，按照要求完成到導學案上的實驗過程。

【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用，你知道有哪些嗎？

【同學戊導學案展示】

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？

如果質點的位移與時間的關系遵從正弦函數的規律，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，其他同學呢？

【同學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2】振子在平衡位置左側時位移方向向左，在平衡位置右側時位移方向向右。

【老師】為了更好的體會和總結位移的變化，請看微課。

基本內容是：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】：

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

2.平衡位置：振子原來靜止時的位置。

3.簡諧運動：質點的位移與時間的關系遵從正弦函數的規律，即它的振動圖象是一條正弦曲線。

參考文獻：

[1]高中物理學習的知識、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[J]. 李雀飛. 廣西民族師范學院學報 2014年03期