《简谐振动》教学设计

《简谐振动》教学设计（精选2篇）

1.《简谐振动》教学设计 篇一

一．选择题

《机械振动和机械波》模块习题

1.对一个作简谐振动的物体，下面哪种说法是正确的？----------------------------------

【C

】

(A)

物体处在运动正方向的端点时，速度和加速度都达到最大值；

(B)

物体位于平衡位置且向负方向运动时，速度和加速度都为零；

(C)

物体位于平衡位置且向正方向运动时，速度最大，加速度为零；

(D)

物体处在负方向的端点时，速度最大，加速度为零。

2.一个质点作简谐运动，振幅为

A，在起始时刻质点的位移为-

A，且向

x

轴正方向运动，2

代表此简谐运动的旋转矢量为---------------------------------------------------------------------【B

】

3.一质点沿

x

轴作简谐振动，振动方程为

x

=

0.04

cos(2p

t

+

1

p)

（SI），从

t

=

0

时刻起，3

到质点位置在x

=

-0.02

m

处，且向

x

轴正方向运动的最短时间间隔为---------

【D

】

(A)

s；

(B)

s；

(C)

s；

(D)

s

一弹簧振子，振动方程为

x=0.1cos(πt-π/3)·m，若振子从

t=0

时刻的位置到达

x=-0.05m处，且向

X

轴负向运动，则所需的最短时间为------------------------【D

】

（A）s/3；

（B）

5s/3；

（C）

s/2；

（D）

1s。

5.频率为

Hz，传播速度为

300

m/s的平面简谐波，波线上距离小于波长的两点振动的相

位差为

p，则此两点相距

--------------------------------------------------------------【C

】

(A)

2.86

m

(B)

2.19

m

(C)

0.5

m

(D)

0.25

m

T

6.一平面简谐波，沿

x

轴负方向传播，角频率为

ω，波速为

u．设t

=

时刻的波形如图（a）

所示，则该波的表达式为---------------------------------------------------------------------【

】

é

æ

x

ö

ù

é

æ

x

ö

p

ù

（A）

y

=

A

cos

êw

ç

t

u

÷

+

p

ú

（B）

y

=

A

cos

êw

ç

t

u

÷

+

ú

ë

è

ø

û

ë

è

ø

û

é

æ

x

ö

p

ù

é

æ

x

ö

ù

（C）

y

=

A

cos

êw

ç

t

+

u

÷

ú

（D）

y

=

A

cos

êw

ç

t

+

u

÷

+

p

ú

ë

è

ø

û

ë

è

ø

û

7.在简谐波传播过程中，沿传播方向相距为l

/2，（l为波长）的两点的振动速度必定：【A

】

(A)

大小相同，而方向相反；

(B)

大小和方向均相同；

(C)

大小不同，方向相同；

(D)

大小不同，而方向相反。

8.质点作简谐振动，振幅为

Ao，当它离开平衡位置的位移分别为

x1=A/3,和

x2=A/2

时，动能分别为

Ek1

和

Ek2，则Ek2

/Ek1

之比值为--------------------------------【

】

（A）

2/3；

（B）

3/8；

（C）

8/27；

（D）

27/32。

二．填空题

1.用

40N的力拉一轻弹簧，可使其伸长

cm。此弹簧下应挂

kg的物体，才能使弹簧振子作简谐振动的周期

T

=

0.2p

s。

2.如图所示,一平面简谐波在t=0

时的波形图，则

O

点的振动方程，该波的波动方程

3.一平面简谐波沿

X

轴正方向传播，波速

u=100m/s，t=0

时刻的波形曲线如图所示，则简谐波的波长，振

幅，频率

0.8m；0.2m；125Hz。

4.一平面简谐波在介质中以速度

u=20m/s

沿

x

轴负方向传播，已知a

点的振动表式为

ya

=

3cos

4pt

（SI

制）。则以

a

为坐标

原点写出波动表式

；以距

a

点

5m

处的b

点为坐标原点，写出波动表式。

5.如图所示,图(a)表示

t=0

时的余弦波波形图,该波沿

x

轴正向传播,图(b)为一余弦振动曲线,则图(a)中在x=0

处的振动初相位

π/2与-π/2

图(b)中简谐振动的初相位。

u

5m

b

a

6.相干波必须满足的条件是：（1），（2）频率相同;

7.振动方向相同;

8.位相差恒定，（3）。

9.一平面简谐波沿

X

轴正向传播，已知坐标原点的振动方程为

y=0.05cos(лt+л/2)m，设同一波线上

A、B

两点之间的距离为

0.02m，Ｂ点的周相比Ａ点落后л/6，则波长λ

=

0.24,0.12，波速

c=，波动方程

y=。

三．计算题

1.作简谐运动的小球，速度最大值为vm

=

cm/s，振幅

A

=

cm，若从速度为正的最大值的某时刻开始计算时间。（1）求振动的周期；（2）求加速度的最大值；（3）写出振动表达式。

2.沿绳子传播的平面简谐波的波动方程为

y

=0.05cos(10pt

4px)，式中

x,y

以

米

计，t

以

秒

计

．

求

：

(1)波的波速、频率和波长；

(2)绳子上各质点振动时的最大速度和最大加速度；

(3)求

x

=0.2m

处质点在t

=1s时的位相，它是原点在哪一时刻的位相?这一位相所代表的运动状态在t

=1.25s时刻到达哪一点?

3.一列机械波沿

x

轴正向传播，t

=0时的波形如图所示，已知波速为10

m·s

-1，波长为2m，求：

(1)波动方程；

(2)

P

点的振动方程及振动曲线；

(3)

P

点的坐标；

(4)

P

点回到平衡位置所需的最短时间．

4.在竖直面内半径为

R的一段光滑圆弧形轨道上，放一小物体，使其静止于轨道的最低处．然后轻碰一下此物体，使其沿圆弧形轨道来回作小幅度运动.试证：

R

/

g

O

R

(1)

此物体作简谐振动；

(2)

此简谐振动的周期

T

=

2p

5.一质量

m

=

0.25

kg的物体，在弹簧的力作用下沿

x

轴运动，平衡位置在原点.弹簧的劲度系数

k

=

N·m-1．

(1)

求振动的周期

T

和角频率w．

(2)

如果振幅

A

=15

cm，t

=

0

时物体位于

x

=

7.5

cm

处，且物体沿

x

轴反向运动，求初速

v0

及初相f．

(3)

写出振动的数值表达式．

（答案：0.63s，10

s－1；－1.3m/s，p/3；

x

=

´10-2

cos(10t

+

p)

(SI)）

6.如图（a）所示，质量为

1.0

×10-2kg的子弹，以

500m·s-1的速度射入木块，并嵌在木块中，同时使弹簧压缩从而作简谐运动，设木块的质量为

4.99

kg，弹簧的劲度系数为

8.0

×103

N·m-1，若以弹簧原长时物体所在处为坐标原点，向左为

x

轴正向，求简谐运动方程．

2.《简谐振动》教学设计 篇二

(1)学生是课堂教学的主体,培养和提高学生的观察能力、实验能力、思维能力、分析和解决问题的能力、自我发展和获取知识的能力是中等职业学校物理教学大纲提出的教学目的之一。

(2)物理教学大纲同时指出,教师应结合教学的实际情况,灵活地、创造性地选择教学模式、教学方法。

(3)学生参与实验,把课本实验的复杂性演示成学生表演性实验,学生会感到极大的学习兴趣。

(4)作匀速圆周运动的质点在直径的投影就是简谐振动。

(5)不受教学仪器的限制,因地制宜,就地取材。

(6)与教材的区别及创新。

2 教材演示

高中物理教材和不少大学(力学)教材中有关简谐振动的图像演示如下:

(1)用以小角度摆动的沙漏来近似演示简谐振动的图像(图1)。

(2)在弹性简谐振子的小球上安装一支记录用的笔,使它和匀速运动的纸相接触(图2),将小球振动的图线在纸上记录下来,正是正弦或余弦曲线。

但教材上的演示学生只是处在被动的观看,同时教师演示还受教学仪器的限制,有的学校没有仪器就无法演示。

3 学生表演准备阶段

(1)教师先讲解简谐振动的理论知识。

(2)挑选13名学生,每名学生手里准备一个秒表(手机、手表可以代替)。

(3)教室里画好一个圆周,一条直径及相应的12个位置的点,如图3。

(4)一个学生站在13号位置手拿秒表按照地上所画圆圈准备做匀速圆周跑步运动(尽可能做到匀速圆周运动)。

(5)12名学生在圆周的直径上站两排,每排站6个人,按如下位置11、12、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10号站好。

4 表演过程

(1)跑步的学生从13号位置开始做匀速(力争)跑步时,所有学生一起启动秒表。

(2)刚刚开始13位置与1号位置相对应,1号位置起跑时间为零,则1号学生原地不动。

(3)跑到与2号位置相对应的A位置时,2号位置的学生按停手中秒表,查看截止时间,向前迈步到与截止时间对应的位置N点;若时间是1秒,则向前迈1步,时间是2秒,则向前迈2步,后面同学迈步的方法以此类推。

(4)跑到与3号位置相对应的B位置时,3号位置的学生同样按停手中秒表,查看截止时间,也向前迈步到与时间对应的位置M点。

(5)跑到4号位置时,恰好与4号同学位置相重合,4号学生同上,迈步到q点位置;4号位置定为绝对值最高点,多余向相反方向回退。

(6)5号、6号、7号、8号、9号、11号、12号学生与跑动学生相对应位置分别为C、D、E、F、G、H、I点,从5号开始,每当跑到对应位置后,迈步是从4号位置右侧相应位置(5)依次起始的。

(7)最终1号到12号学生的位置的连线正是一个正弦曲线形(如图4)。

(8)班级的其他学生观察做表演的学生做的对与错,有条件的进行拍照及录像。

(9)最后一起总结表演的成功与不足,表演的实验与课本实验的区别,得出简谐振动的图像。

5 结果

(1)一个学生做匀速圆周运动,其他12名学生当成他的投影,做简谐振动。

(2)简谐振动的位移图像就是一个正弦曲线。

(3)学生参与实验,感到学习乐趣无穷,不再是枯燥难学的物理课,掌握知识的同时,同学之间的团结协作精神,实验比较能力都得到了提高。

(4)符合新课程标准教学理念,学习方式多样化,让学生参与科学探究活动中,活跃课堂教学气氛,使师生交往的心理状态达到最佳。

参考文献

[1]高永新.物理全国中等职业技术学校通用教材[M].北京:中国劳动社会保障出版社,2005:59-77.

[2]刘诚杰.简谐振动图像演示实验的新设计[J].教学仪器与实验,2007,23(11):25-26.