教材分析,大港一中 王春龍,人們習慣于按照物質(zhì)運動的形態(tài)，把經(jīng)典物理學分成力（包括聲）、熱、電、光等子學科。然而，某些形式的運動是橫跨所有這些學科的，其中最典型的要算振動和波了。在力學中有機械振動和機械波，在電學中有電磁振蕩和電磁波，聲是一種機械波，光則是一種電磁波。在近代物理中更是處處離不開振動和波，僅從微觀理論的基石量子力學又稱波動力學這一點就可看出，振動和波的概念在近代物理中的重要性了。盡管在物理學的各分支學科里振動和波的具體內(nèi)容不同，在形式上它們卻具有極大的相似性。所以，振動和波的意義絕不局限于力學，它將為學習整個物理學打基礎(chǔ)。,第十一章 機械振動教材分析,新課標要求,（1）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。 例1 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。 例2 用兩個擺長相同的單擺演示簡諧運動的相位差。 （2）通過實驗，探究單擺的周期與擺長的關(guān)系。 （3）知道單擺周期與擺長、重力加速度的關(guān)系。會用單擺測定重力加速度。 （4）通過實驗，認識受迫振動的特點。了解產(chǎn)生共振的條件以及在技術(shù)上的應(yīng)用。 例3 調(diào)查生活和生產(chǎn)中受迫振動的應(yīng)用實例及利用和防止共振的實例。,新、舊教材對比,全章概述 與原教材相比，本章內(nèi)容沒有太大變化，但新增加了相位的概念以及相關(guān)定義的改變，教學中要注意。 這一章主要講述機械振動中運動規(guī)律最簡單、最基本的一種周期性運動簡諧運動。振動的知識在實際中有很多應(yīng)用（例如心電圖、核磁共振儀、地震儀、鐘擺等），振動的有關(guān)知識也是后面學習波動的基礎(chǔ)，所以教學中應(yīng)引起重視。 這一章開始講述簡諧運動的基本特點，然后通過圖象介紹簡諧運動的運動規(guī)律和特點，接下來介紹簡諧運動的實例單擺，最后介紹受迫振動的知識。簡諧運動是一種周期性的運動，正確理解簡諧運動中各物理量（如周期、頻率、振幅等）的確切含義是非常重要的。 同下面要學習的波動一樣，用圖象來描述物體的振動情況是非常重要的手段之一。教材在圖象的講授上較以前有所加強，希望學生能通過圖象的學習，較好地理解簡諧運動中各物理量的確切含義及其相互間的關(guān)系。 簡諧運動比前面學過的各種運動復雜，定量研究需要較多的數(shù)學知識，因而中學階段不宜作更多的定量計算，希望教學中掌握好要求。,教材分析和教學建議,課時分配 一、簡諧運動（1課時） 二、簡諧運動的描述（2課時） 三、簡諧運動的回復力和能量（1課時） 習題課（12課時） 四、單擺（內(nèi)容1課時、實驗1課時） 五、外力作用下的振動（1課時）,各章節(jié)教材分析和教學建議,教學重點、難點 理解簡諧運動的位移時間圖象 ，根據(jù)簡諧運動的圖象弄清各時刻質(zhì)點的位移、路程及運動方向。,一 、簡諧運動,教學建議 1：介紹、生活中的一些振動的例子，找出共同點，點出機械振動的定義。 2、介紹彈簧振子概念，突出這是一種理想模型和常用物理方法 3、通過實驗分析彈簧振子的位移時間圖象,用頻閃照相（重疊照片）研究彈簧振子位移隨時間變化的規(guī)律,擬合法,驗證法,4.得出簡諧運動的定義（運動學定義）： 質(zhì)點的位移隨時間按正弦規(guī)律變化的振動，叫做簡諧運動,介紹：簡諧運動與勻速圓周運動的關(guān)系,二、簡諧運動的描述,教學重點、難點 1.簡諧運動的振幅、周期和頻率的概念 。振幅和位移的聯(lián)系和區(qū)別.。 2.了解相位,初相和相位差概念。 3.能運用圖象、公式描述簡諧運動。,教學建議 1.振幅（振動能量）和頻率、周期（振動快慢） 讓學生明確確切含義，并講清楚一次全振動確切過程。,2.相位:表示振動的狀態(tài) 相位的概念對理解簡諧運動及其合成有著非常重要的作用，是學習交變電流及波動的基礎(chǔ)，教學中應(yīng)給予充分的重視.同時也應(yīng)注意，相位的概念比較抽象，學生理解起來可能會有一些難度，教師應(yīng)根據(jù)學生的情況把握好教學要求.,(1)簡諧運動的振動方程： (2)圓頻率： (3)相位的定義：我們把振動方程中正弦（或余弦）函數(shù)符號后面相當于角度的量 ，叫做振動的相位，相位也叫位相、周相，或簡稱為相 【注意】同一個振動用不同函數(shù)表示時相位不同 （1）相位 是隨時間變化的一個變量 （2）t0時的相位 叫做初相位，簡稱初相 （3）相位每增加 ，就意味著完成了一次全振動,3.簡諧運動的表達式,直接引入簡諧運動表達式，下面的圖很有用，可以引導學生和學過的交流電表達式進行類比，加深印象。,(1)同相：相位差為零，一般地為=2n (n=0,1,2,) (2)反相：相位差為 ，一般地為=(2n+1) (n=0,1,2,),4. (2- 1)叫相位差(兩個具有相同頻率的簡諧運動的初相之差).對頻率相同的兩個簡諧運動有確定的相位差,三、簡諧運動的回復力和能量,教學重點、難點 1.通過彈簧振子的運動情況分析，理解簡諧運動的定義、條件。 2.理解回復力的概念, 理解簡諧運動回復力的特點。 3.了解簡諧運動中能量的轉(zhuǎn)化。,教學建議 1.簡諧運動的回復力 對于簡諧運動的動力學定義，可以的話可以讓學生證明一兩個簡諧運動。,例題:,如圖所示，質(zhì)量為m的物體通過勁度系數(shù)為k的彈簧相連，懸吊在天花板上.現(xiàn)將物體稍向下拉，然后釋放，試判斷物體的振動是否為簡諧運動,解：設(shè)物體靜止時拉伸彈簧長度為x0,又向下拉伸距離為x1,取向豎直向下為正方向.,F0-kx0=-mg,F=-k(x0+x)=-mg-kx,F回=-F+mg =- (mg+kx)+mg,=-kx,所以物體的振動是簡諧運動,2.簡諧運動的能量 以水平彈簧振子理想模型為例，結(jié)合實物圖，圖表分析，完全可以讓學生自主完成，得出一個周期內(nèi)能量怎樣轉(zhuǎn)化，意識到機械能的守恒。,使學生能充分理解振動中的物理量,四、單擺,教學重點、難點 1.知道單擺及單擺做簡諧運動的條件與特征。 2.通過實驗，探究單擺的周期與擺長的關(guān)系，知道單擺的周期公式，并能用來進行有關(guān)的計算。 3.會用單擺測定重力加速度。,教學建議 1.單擺 （1）讓學生理解單擺是理想模型。 （2）單擺作簡諧運動，需要一定的近似條件（小角度下的擺動）讓學生了解單擺做簡諧運動的條件，并體會物理學中常用的近似的方法,當很小時：,單擺振動的回復力大?。?2.單擺的周期（分組實驗） （1）可以提出問題：決定單擺振動的周期的因素有哪些?讓學生進行猜想 。然后通過對比實驗得出結(jié)論。 （2）對于書上“探究單擺周期與擺長的關(guān)系”可以讓學生在實驗得出數(shù)據(jù)猜想結(jié)論計算、驗證猜想過程中體會物理規(guī)律得出的一般步驟。,A,L m g,m,L g A,L,g A m,g,L A m,與振幅無關(guān),與擺球質(zhì)量無關(guān),與擺長有關(guān),與重力加速度有關(guān),改變因素,控制因素,結(jié)論,單擺振動周期與擺長L、振幅A、擺球質(zhì) 量m 、重力加速度g間的關(guān)系,（等時性）,探究,（L長 T大）,控制變量法,g大 T小,3.實驗：用單擺測定重力加速度 可先由教師做實驗，定性確定影響周期的因素；然后由學生做實驗，定量探究周期T與擺長L的關(guān)系。 要說明兩點 （1）再次遇到通過作圖判斷兩個量的關(guān)系的方法（不是線性化成線性關(guān)系） （2）科學方法在惠更斯年代，周期公式不是推導出來的，也不是單純實驗數(shù)據(jù)的歸納，但實驗的啟示十分重要。,五、 外力作用下的振動,教學重點難點 1.阻尼振動中的能量轉(zhuǎn)化。 2.物體發(fā)生共振決定于驅(qū)動力的頻率與物體固有頻率的關(guān)系，與驅(qū)動力大小無關(guān)。 3.當驅(qū)固時，物體做受迫振動的振幅最大。 4.振動的分類,教學建議 1.教學中應(yīng)該充分發(fā)揮實驗的作用，使學生理解物體在做受迫振動時其頻率跟驅(qū)動力頻率的關(guān)系，以及受迫振動的頻率與物體固有頻率接近時，振動的特點。,2.記住共振圖線對于學生更好了解共振是有好處的。,3.注意引導學生多思考一下共振在實際中的應(yīng)用(如樂器的共鳴箱等)以及避免共振的做法，培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際的能力和習慣。,軍隊過橋便步走，火車過橋慢行,1831年，一隊騎兵通過曼徹斯特附近的一座便橋時，由于馬蹄節(jié)奏整齊，橋梁發(fā)生共振而斷裂。,1940年，美國的全長860米的塔柯姆大橋在建成后的4個月就因風共振而倒塌,