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倍数的公式是什么第二节 振幅、周期和频率

作者:高考题库网
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2020-09-16 03:40
tags:频率公式

世界气温分布规律-通怎么写


全日制普通级中学教科书(必修加选修)物理第二册教案 安徽省舒城中学 吕贤年
二 振幅、周期和频率

安徽省舒城中学(231300) 吕贤年

【教学目标】
1、知识目标
(1)知道振幅、周期和频率的概念,知道全振动的含义;
(2)理解周期和频率的关系;
(3)知道振动物体的固有周期和固有频率,知道固有周期和固有频率的决定因素。
2、能力目标
(1)在学习振幅、周期和频率的过程中,培养学生的观察能力和解决实际问题的能力;
(2)掌握用秒表的操作技能。
3、德育目标
每种运动都要选取能反映其本身特点 的物理量来描述,使学生知道不同性质的运动包
含各自不同的特殊矛盾。
【教学重点】
(1)简谐运动的振幅、周期和频率的概念;
(2)关于振幅、周期和频率的实际应用。
【教学难点】
(1)振幅和位移的联系和区别、周期和频率的联系和区别;
(2)对全振动概念的理解,对振动的快慢和振动物体运动的快慢的理解。
【教学方法】
分析类比法、讲解法、实验探索法、多媒体教学
【教具准备】
CAI课件、劲度系数不同的弹簧、质量不同的小球、秒表、铁架台、音叉、橡皮槌
【课时安排】
1课时
【教学过程】

一、导入新课
做匀速直线运动所受合外力为零,描述该运动的物理量有位移、时间和速度;做匀变
速直线运动的物体所 受的合外力是恒量,描述它的物理量有时间、速度和加速度;做匀速
圆周运动的物体所受的合外力大小不 变,方向时刻指向圆心,是一种周期性的运动,引入
周期、频率、角速度等能反映其本身特点的物理量来 描述。
上节课我们学习了所受的合外力大小和方向都变化的简谐运动,简谐振动也是一种往
复 性的运动,所以研究简谐运动时我们也有必要像匀速圆周运动一样引入周期、频率等能
反映其本身特点的 物理量来描述。本节课我们就来学习描述简谐运动的几个物理量。


全日制普通级中学教科书(必修加选修)物理第二册教案 安徽省舒城中学 吕贤年
二、新课教学
1、振幅
如果我们要乘车,我想大家都愿意坐小汽车,而不坐拖拉机,因为拖拉机比小汽车颠
簸得厉害。
演示:在铁架台上悬挂一竖直方向的弹簧振子,分别把振子从平衡位置向下拉不同的
距离,让振 子振动。
现象:①两种情况下,弹簧振子振动的范围大小不同;②振子振动的强弱不同。
在物理学中,我们用振幅来描述物体的振动强弱。
(1)物理意义:振幅是描述振动强弱的物理量。
将音叉的下部与讲桌接触,用橡皮槌敲打音 叉,一次轻敲,一次重敲,听它发出的声
音的强弱,比较后,加深对振幅的理解。
(2)定义:振动物体离开平衡位置的最大距离,叫做振动的振幅。
(3)单位:在国际单位制中,振幅的单位是米(m)。
(4)振幅和位移的区别
①振幅是指振动物体离开平衡位置的最大距离;而位移是振动物体所在位置与平衡位
置之间的距离。
②对于一个给定的振动,振子的位移是时刻变化的,但振幅是不变的。
③位移是矢量,振幅是标量。
④振幅等于最大位移的数值。
2、周期和频率
(1)全振动
(用多媒体展示一次全振动的四个阶段)
从O点开始,一次全振动的 完整过程为:O→A→O→A′→O。从A点开始,一次
全振动的完整过程为:A→O→A′→O→A。 从A'点开始,一次全振动的完整过程为:
A′→O→A→O→A′。
在判断是否为一次全振 动时不仅要看是否回到了原位
置,而且到达该位置的振动状态(速度、加速度等)也必须相
O
A A′
同,才能说完成了一次全振动。只有物体振动状态再次恢
复到与起始时刻完 全相同时,物体才完成一次全振动。
振动物体以相同的速度相继通过同一位置所经历的过程,也就是连 续的两次位置和振
动状态都相同时所经历的过程,叫做一次全振动。
一次全振动是简谐运动的最小运动单元,振子的运动过程就是这一单元运动的不断重
复。
(2)周期和频率
演示:在两个劲度系数不同的弹簧下挂两个质量相同的小球,让这两个弹簧 振子以相
同的振幅振动,观察到振子振动的快慢不同。
现象:两个物体的振动快慢不同。


全日制普通级中学教科书(必修加选修)物理第二册教案 安徽省舒城中学 吕贤年
为了描述简谐运动的快慢,引入了周期和频率。
①周期:做简谐运动的物体完成一次全振动所需的时间,叫做振动的周期,单位:s。

②频率:单位时间内完成的全振动的次数,叫频率,单位:Hz,1Hz=1 s
1

③周期和频率之间的关系:
1
T=
f
④研究弹簧振子的周期
问题:猜想弹簧振子的振动周期可能由哪些因素决定? < br>演示:两个不同的弹簧振子(弹簧不同,振子小球质量也不同),学生观察到:两个弹
簧振子的振 动不同步,说明它们的周期不相等.
猜想:影响弹簧振子周期的因素可能有:振幅、振子的质量、弹簧的劲度系数。
注意事项:
a.介绍秒表的正确读数及使用方法。
b.应选择振子经过平衡位置的时刻作为开始计时的时刻。
t
c.振动周期的求解方法:T=,t表示发生n次全振动所用的总时间。
n
d.给学生发秒表,全班同学同时测讲台上演示的弹簧振子的振动周期。
实验验证:弹簧一端固定,另一端系着小球,让小球在竖直方向上振动。
实验一:用同一弹簧 振子,质量不变,振幅较小与较大时,测出振动的周期T
1
和T
1
′,
并进行比较。
结论:弹簧振子的振动周期与振幅大小无关。
实验二:用同一弹簧,拴上质 量较小和较大的小球,在振幅相同时,分别测出振动的
周期T
2
和T
2
′,并进行比较。
结论:弹簧振子的振动周期与振子的质量有关,质量较小时,周期较小。
实验三:保持小球的质量和振幅不变,换用劲度系数不同的弹簧,测出振动的周期T
3
和T< br>3
′,并进行比较。
结论:弹簧振子的振动周期与弹簧的劲度系数有关,劲度系数较大时,周期较小。
通过上述实 验,我们得到:弹簧振子的周期由振动系统本身的质量和劲度系数决定,
而与振幅无关。
(简谐运动的周期公式T=2π
m
,式中m为振子的质量,k为比例常数)
k
⑤固有周期和固有频率
对一个确定的振动系统,振动的周期和频率只与振动系统本 身有关,所以把周期和频
率叫做固有周期和固有频率。
用音叉演示。
巩固练习 < br>①弹簧振子正在振动,振幅为A,周期为T,t
1
时刻运动到a点,t
2
时刻运动到b点,
如果t
2
-t
1
=T4,则ab两点间的距离可 能是( BCD )


全日制普通级中学教科书(必修加选修)物理第二册教案 安徽省舒城中学 吕贤年
A.0 B.大于A C.等于A D.小于A
②某质点做简谐运动,从质点经过某一位置时开始计时,下列说法中正确的是( B )
A.当质点再次经过此位置时,经过的时间为一个周期
B.当质点的速度再次与零时刻速度相同时,经过的时间为一个周期
C.当质点的加速度再次与零时刻的加速度相同时,经过的时间为一个周期
D.以上三种说法都不对
③一个弹簧振子的振动周期为0.4s,当振子从平衡位置开始向右 运动,经1.26s时振
子做的是( A )
A.振子正向右做加速运动
B.振子正向右做减速运动
C.振子正向左做加速运动
D.振子正向左做减速运动
④如图所示,振动质点做简谐运动,先后以相等而反向的加
a b
速度经过a、b两 点时,历时2s,过b点后又经2s,仍以相同加速
度再经b点,其振动周期为________。
(参考答案:T=8 s)
m
⑤如图所示,在光滑水平面上弹簧振子以振幅A做简谐振动,
M
在质量为M的滑块上 面放一质量为m的砝码,砝码随滑块一起做
简谐运动,已知弹簧的劲度系数为k,试求:
a.使砝码随滑块一起振动的回复力是什么力?
b.当砝码与滑块的滑动摩擦因数为μ时,要使砝码与滑块不发生相对滑动的最大振
幅是多少?
(参考答案:静摩擦力;μg(M+m)k)
⑥已知某弹簧振子做简谐运动的振幅为4cm,下列说法正确的是( BC )
A.振子的最大位移是8cm
B.从任意时刻起,一个周期内振子通过的路程是16cm
C.从任意时刻起,半个周期内振子通过的路程是8 cm
D.从任意时刻起,14周期内振子通过的路程是4cm
⑦如图所示,振子从平衡位置O点开始向右运动,在AA′
M
间做简谐运动,到M点时速率第一次等于V,经过t
1
秒通过路程
A′
A
O
s
1
后,速率第二次等于V,又经过t
2
秒通过路程s
2
后,速率第三
次等于V,求该振子的振动周期T等于多少?振幅A等于 多少?
(参考答案:2(t
1
+t
2
);
s
1
+s
2
)
2

三、小 结

本节课学习了描述振动的物理量——振幅、周期和频率。当振动物体以相同的速度相
继通过同一位置所经历的过程就是一次全振动,一次全振动是简谐运动的最小运动单元,


全日制普通级中学教科书(必修加选修)物理第二册教案 安徽省舒城中学 吕贤年
振子的 运动过程就是这一单元运动的不断重复。振幅是描述振动强弱的物理量,用振动物
体离开平衡位置的最大 距离来表示;振动物体完成一次全振动所需的时间叫周期;单位时
间内完成全振动的次数叫频率。周期和 频率都是用来表示振动快慢的物理量。由于物体振
动的周期和频率只与振动系统本身有关,所以也叫固有 周期和固有频率。
四、作 业
P
24
练习二 1、2、4

【板书设计】 二 振幅、周期和频率
1、振幅
(1)物理意义:振幅是描述振动强弱的物理量。
将音叉的下部与讲桌接 触,用橡皮槌敲打音叉,一次轻敲,一次重敲,听它发出的声
音的强弱,比较后,加深对振幅的理解。
(2)定义:振动物体离开平衡位置的最大距离,叫做振动的振幅。
(3)单位:在国际单位制中,振幅的单位是米(m)。
(4)振幅和位移的区别
①振幅是指振动物体离开平衡位置的最大距离;而位移是振动物体所在位置与平衡位
置之间的距离。
②对于一个给定的振动,振子的位移是时刻变化的,但振幅是不变的③学生代表答:
③位移是矢量,振幅是标量。
④振幅等于最大位移的数值。
2、周期和频率
(1)全振动
振动物体以相同的速度相继通过同一位置所经历的
O
A
过程,也就是连续的两次位置和振动状态都相同时所经历
A′
的过程,叫做一次全振动。
(2)周期和频率
①周期:做简谐运动的物体完成一次全振动所需的时间,叫做振动的周期,单位:s。

1
②频率:单位时间内完成的全振动的次数,叫频率,单位:Hz,1Hz=1 s。
③周期和频率之间的关系:
1
T=
f
④研究弹簧振子的周期
弹簧振子的周期由振动系统本身的质量和劲度系数决定,质 量较小时周期较小,劲度
系数较大时周期较小。周期与振幅无关。
⑤固有周期和固有频率 < br>对一个确定的振动系统,振动的周期和频率只与振动系统本身有关,所以把周期和频
率叫做固有周 期和固有频率。



全日制普通级中学教科书(必修加选修)物理第二册教案 安徽省舒城中学 吕贤年
【教材分析】
本节描述了周期性的简谐运动的振幅、周期和频率等几个基本概念,是进一步认 识简
谐运动的基础课,同时也为后续课程交流电、电磁振荡等知识的学习打下基础。
本节的知 识点包括:描述简谐运动的物理量是振幅、周期和频率,以及振动系统的固
有周期和固有频率,教学中要 注意分析各物理量的含义,从而使学生深刻地理解物理规律。


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