1、物理导学案 创编人： 审核人： 使用时间：高一下学期 编号： 1简谐运动导学案班级： 姓名： 小组： 小组评价： 教师评价： 【预习目标】1认识弹簧振子2理解简谐运动的位移时间图像。【使用说明】1.先阅读课本内容，理解课本基础知识，有疑问的用红色笔做好疑难标记。完成教材助读设置问题，依据发现的问题再研读教材或者查阅资料，解决问题。将预习中不能解决的问题填在疑惑卡上。2.分层完成，A层全部完成并梳理知识结构，标“”的题目要求B层选做。小组长职责，知道引领小组各层成员按时完成任务，人人达标。3自主阅读学习法、合作学习法、实验探究【学习目标】1. 物理观念认识弹簧振子2. 科学思维通过观察和分析，理
2、解简谐运动的位移时间图像是一条正弦曲线3. 科学思维经历对简谐运动运动学特征的探究过程，加深领悟用图像描绘运动的方法【情境导学】 问 题 ？钟摆来回摆动，水中浮标上下浮动，担物行走时扁担下物体的颤动，树梢在微风中的摇摆在生活中我们会观察到很多类似这样的运动。这些运动的共同点是什么？ 阅读本节教材，回答第31页“问题”并梳理必要知识点教材第31页问题提示：上述物体总是在某一位置附近做往复性的运动一、弹簧振子1机械振动：物体或物体的一部分在一个位置附近的_称为机械振动，简称振动注意：机械振动是机械运动的一种2弹簧振子如图所示，如果球与杆之间的摩擦可以_，且弹簧的质量与小球的质量相比也可以_，我们把
3、小球和弹簧组成的系统称为_3平衡位置：弹簧未形变时，小球所受_的位置二、弹簧振子的位移时间图像1建立坐标系：以小球的_为坐标原点，沿着_方向建立坐标轴小球在平衡位置_时它对平衡位置的位移为正，在_时为负如图2绘制图像：若用横轴表示振子运动的_，纵轴表示振子在振动过程中离开_的位移x，则振子振动的xt图像如图所示，是一条正弦(或余弦)曲线三、简谐运动1定义如果物体的位移与时间的关系遵从_函数的规律，即它的振动图像(xt图像)是一条_曲线，这样的振动叫作简谐运动2特点简谐运动是最简单、最基本的振动，其振动过程关于_对称，是一种_运动弹簧振子的运动就是_3简谐运动的图像(如图所示)(1)简谐运动的图
4、像是振动物体的_的变化规律(2)简谐运动的图像是_曲线，从图像上可直接看出不同时刻振动质点的位移大小和方向、速度大小和方向的变化趋势2(多选)下列运动中属于机械振动的是()A小鸟飞走后树枝的运动B爆炸声引起窗子上玻璃的运动C匀速圆周运动D竖直向上抛出的物体的运动E人说话时声带的振动3(多选)如图所示的弹簧振子，O点为它的平衡位置，当振子m离开O点，再从A点运动到C点时，下列说法正确的是()A位移大小为OCB位移方向向右C位移大小为ACD位移方向向左E振子从A点运动到C点时，加速度方向与速度方向相同弹簧振子竖直方向上的弹簧振子的振动有什么规律？ 水平方向上的弹簧振子的振动有什么规律？提示：竖直方
5、向和水平方向上的弹簧振子都总是在某一位置附近做往复性的运动1弹簧振子的运动是最典型的机械振动振动特征：有一个“中心位置”，即平衡位置；运动具有往复性如图所示2.弹簧振子的理想化条件(1)质量：弹簧的质量比小球(振子)的质量小得多，可以认为质量集中在小球(振子)上(2)体积：小球(振子)体积很小，可当成质点处理(3)阻力：忽略一切摩擦及阻力作用(4)弹性限度：小球(振子)的振动范围在弹簧的弹性限度内名师点睛：弹簧振子是一种理想化模型，在构造上表现为把一根没有质量的弹簧一端固定，另一端连接一个质点，在运动上表现为没有任何摩擦和阻力【例1】(多选)弹簧上端固定在O点，下端连接一小球，组成一个振动系统
6、，如图所示，用手向下拉一小段距离后释放小球，小球便上下振动起来，关于小球的平衡位置，下列说法正确的是()A在小球运动的最低点B在弹簧处于原长时的位置C在小球速度最大时的位置D在小球原来静止时的位置思路点拨：本题解题的关键是掌握平衡位置的特点：(1)小球上下振动，合力为零时的位置为平衡位置(2)小球原来静止的位置满足重力与弹簧弹力相等平衡位置的判断方法：振动系统不振动，振子处于平衡状态时所处的位置为平衡位置.此题中小球速度最大时的位置和小球原来静止时的位置为同一位置.弹簧振子的位移时间图像教材第32页“思考与讨论”答案提示：记录经过相等时间间隔小球的位置如图在水平方向固定劲度系数较小的弹簧振子，
7、在弹簧振子上安装一支绘图笔，使其在纸带上记录下振子的运动情况，在与振子振动垂直方向上安装可运动的木板，并在木板上贴上白纸，先让振子静止，记录振动的平衡位置O.然后让振子振动起来，木板不动，观察记录振子运动情况；再匀速拉动木板，观察记录结果提示：(1)木板不动时，记录振子运动的轨迹是一条直线(2)匀速拉动木板时，振子的空间位移就能均匀地反映在木板上，从而得到振子的位移时间图像，其形状是正弦(或余弦)曲线1建立坐标系如图甲所示，以小球的平衡位置为坐标原点，规定小球在平衡位置右侧时的位移为正，在左侧时的位移为负甲乙2绘制图像(1)用频闪仪来显示小球在不同时刻的位置，由于拍摄时底片匀速移动，会在底片上
8、留下小球和弹簧的一系列的像，得到如图乙所示图像(2)若用横轴表示振子运动的时间t，纵轴表示振子在振动过程中离开平衡位置的位移x，则振子振动的xt图像如图所示，是一条正弦(或余弦)曲线名师点睛：振动位移以平衡位置为参考点，在xt图像中，某时刻质点位置在t轴上方，表示位移为正(如图中t1、t3时刻)，位置在t轴下方，表示位移为负(如图中t2时刻)3图像的物理意义反映了振动物体相对平衡位置的位移随时间按正(余)弦规律变化【例2】如图甲所示，弹簧振子运动的最左端M和最右端N距离平衡位置的距离均为L，规定水平向右为正方向，振子的振动图像如图乙所示，下列说法正确的是()甲乙A图中x0的大小等于LB0时间内
9、振子由M向O运动C.时间内振子由M向O运动D0时间内与T时间内振子运动方向相反1(多选)如图所示是用频闪照相的方法获得的弹簧振子的位移时间图像，下列有关该图像的说法正确的是()A该图像的坐标原点是建在弹簧振子小球的平衡位置B从图像可以看出小球在振动过程中是沿t轴方向移动的C为了显示小球在不同时刻偏离平衡位置的位移，让底片沿垂直x轴方向匀速运动D图像中小球的疏密显示出相同时间内小球位置变化快慢不同简谐运动教材第33页“思考与讨论”答案提示：方法一：可以将教材第32页图2.13放大后，量出小球各个位置位移和时间的坐标，代入数据进行检验方法二：通过对小球坐标数据的拟合，发现正弦函数关系如图，大型音乐
10、会上，小提琴大师手拉的小提琴的弦的振动可以看成简谐运动你能猜测出这种振动的图像像什么函数的图线吗？提示：能图像的形状像正弦(或余弦)函数的图像1简谐运动的概念如果质点的位移与时间的关系遵循正弦函数的规律，即它的振动图像(xt图像)是一条正弦(或余弦)曲线，这样的振动叫作简谐运动2简谐运动的特点(1)简谐运动是最简单、最基本的振动(2)简谐运动的位移随时间按正弦(或余弦)规律变化，所以它不是匀变速运动，应为变力作用下的变加速运动(3)振动物体的位移，我们规定以平衡位置作为位移的起点3简谐运动的图像(1)简谐运动的图像表示做简谐运动的质点的位移随时间变化的规律(2)图像的特点：一条正弦(或余弦)曲
11、线(3)从图像中可以直接得到任意时刻质点离开平衡位置的位移(4)从图像中可以判断各物理量(如速度、加速度、动能等)的变化情况4简谐运动的位移、速度、加速度(1)位移：从平衡位置指向振子所在位置的有向线段大小：平衡位置到振子所在位置的距离方向：从平衡位置指向振子所在位置位移的表示方法：以平衡位置为坐标原点，以振动所在的直线为坐标轴，规定正方向，某时刻振子偏离平衡位置的位移可用该时刻振子所在位置的坐标来表示(2)速度物理含义：速度是描述振子在平衡位置附近振动快慢的物理量在所建立的坐标轴(也称“一维坐标系”)上，速度的正负号表示振子运动方向与坐标轴的正方向相同或相反特点：如图所示为一简谐运动的模型，
12、振子在A、B间做简谐运动，O为平衡位置，则振子在O点速度最大，在A、B两点速度为零(3)加速度计算方式：a，式中m表示振子的质量，k表示比例系数，x表示振子距平衡位置的位移特点：加速度与位移呈线性关系，方向只在平衡位置发生改变【例3】(多选)如图所示是表示一质点做简谐运动的图像，下列说法正确的是()At0时刻振子的加速度最大Bt1时刻振子正通过平衡位置向正方向运动Ct2时刻振子的位移最大Dt3时刻振子正通过平衡位置向正方向运动分析简谐运动图像问题的三点提醒(1)简谐运动的位移时间图像反映的是质点偏离平衡位置的位移随时间变化的规律，简谐运动的图像并不是质点的运动轨迹，运动轨迹的长度也不是正弦或余
13、弦图线拉开后的长度(2)在xt图像上，质点在某时刻的位移，即为此时刻对应的纵坐标(3)质点在某段时间内的路程(轨迹的长度)，需结合振动质点的实际运动轨迹进行计算2.如图所示，一个弹簧振子在A、B间做简谐运动，O是平衡位置，把向右的方向选为正方向，以某时刻作为计时零点(t0)，此时振子正向负方向运动，加速度为零那么如图乙所示的四个振动图像能正确反映振动情况的是()1物理观念：机械振动、弹簧振子、简谐运动的概念2科学思维：经历简谐运动的图像是一条正弦或余弦曲线，从图像分析简谐运动的位移、速度、加速度的变化规律3科学探究：验证弹簧振子的xt图像1简谐运动 训练案班级： 姓名： 小组： 小组评价： 教
14、师评价： 【学习目标】能应用规律解决实际问题1关于机械振动的位移和平衡位置，以下说法中正确的是()A平衡位置就是物体振动范围的中心位置B机械振动的位移总是以平衡位置为起点的位移C机械振动的物体运动的路程越大，发生的位移也越大D机械振动的位移是指振动物体偏离平衡位置最远时的位移2如图所示，弹簧振子在a、b两点间做简谐运动，当振子从平衡位置O向a运动过程中()A加速度和速度均不断减小B加速度和速度均不断增大C加速度不断增大，速度不断减小D加速度不断减小，速度不断增大3如图所示是一弹簧振子，设向右为正方向，O为平衡位置，则()AAO时，位移为负，速度为正BOB时，位移为正，加速度为负CBO时，位移为负，速度为正DOA时，位移为负，加速度为正4关于简谐运动，下列说法中正确的是()A位移的方向总是指向平衡位置B加速度方向总和位移方向相反C位移方向总和速度方向相反D位移方向总和速度方向相同5思维拓展如图所示，一个劲度系数为k的轻弹簧下端固定在挡板上，上端与物块A连接在一起，物块B紧挨着物块A静止在斜面上某时刻将B迅速移开，A将在斜面上做简谐运动，已知物块A、B的质量分别为mA、mB，若取沿斜面向上为正方向，移开B的时刻为计时起点，则A的振动位移随时间变化的图像是()11
