物理教案.docx
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物理教案
教案1-4力的合成与分解
一、教学目的：
掌握力的合成与分解的基本方法
二、教学重点：
力的合成的平行四边形定则，力的正交分解法
三、教学难点：
力的合成的平行四边形定则
四、教学方法：
等效法，演示实验模拟教学法
五、教具：
三角板
六、课时安排：
1学时
七、教学过程：
（一）新课引入：
（3分钟）
如果一个力的作用效果和几个力的共同作用效果相同时，这个力叫做那几个力的合力，而那几个力叫做这个力的分力，求几个力的合力叫力的合成。
如图1、图2所示：
A点静止不动，F1，F2拉着A点与F＇拉着A点的效果相同，我们可以认为F＇是F1与F2的合力，F1与F2是F＇的分力。
（二）进行新课：
（36分钟）
1、力的合成：
1）、力的合成的概念：
求几个力的合力叫做力的合成。
2）、共点力的概念：
物体同时受到几个力的作用，如果这几个力都作用在物体的同一点上，或者它们的作用线交于一点，则这几个力叫做共点力。
3）、力的合成的平行四边形定则（演示实验法）
ⅰ）、当两个力沿同一直线作用在同一物体上时，求它们的合力。
大小：
FR=F1+F2大小：
FR=F1+F2
方向：
与两力方向相同方向：
与较大力方向相同
图3
ⅱ）、当两个力互成角度时，求它们的合力。
如图4：
Fr是F1与F2的合力，F1、F2与Fr有什么关系呢？
在F1和F2的方向上各作线段oa、ob，使它们的长度分别表示F1、F2的大小，以oa、ob为邻边作平行四边形oacb，量出对角线oc的长度，可以看出Fr的大小和方向可以用对角线oc表示出来。
这个实验结果可以得到力的合成的普遍定则，即力的平行四边形定则：
两个互成角度的共点力，它们的合力的大小和方向可以用表示这两个力的有向线段作邻边所画出的平行四边形的对角线来表示。
2、力的分解
1）、概念：
把一个力分解成几个力就叫力的分解。
（用等效法提出力的分解概念）
如图5：
物体在F的作用下沿着水平地面匀速运动，这个力产生两个效果：
使物体克服地面的摩擦阻力前进，同时还把物体向上提。
所以可将F分解为如图所示
图5
2）、力的分解的计算：
力的分解是力的合成的逆运算，同样遵守力的平行四边形法则。
如图6：
有一根竖直的电线杆，水平电线拉力是300N，另一侧用一条钢绳拉住它，使它不发生倾斜，在这两个力的共同作用下，电线杆就受到一个400N竖直向下的力，求钢绳对电线杆的拉力。
解：
根据题意，对电线杆受力分析如图7所示，电线杆受电线的拉力F1=300N，F1与F2的合力F=400N，则钢绳的拉力F2=√F12+F2=500N。
3）、正交分解。
把一个力分解成相互垂直的两个力，这种力的分解公式叫力的正交分解。
如图8：
放在斜面上的物体，它所受的重力G产生两个效果：
一个是使物体沿着斜面向下运动，或使它具有向下运动的趋势；二是使物体紧压斜面，对斜面产生压力。
所以可以把G分解成垂直于斜面的分力G⊥及平行斜面的分力G∥。
如图9：
设物体刚好能匀速下滑，求物体与斜面的动摩擦因数。
解：
根据题意画受力分析图，并对G进行正交分解，G∥=G*sinθ.G⊥=G*cosθ，物体沿斜面匀速下滑，所以垂直于斜面和平行斜面方向的合力均为零，即：
Ff=G∥=G*sinθFn=G⊥=G*cosθ
由Ff=u*Fn得：
u=Ff/Fn=tanθ
（三）知识应用：
（5分钟）
提出问题：
滑板运动的前进动力是运动员双脚通过滑板沿一倾斜方向向后蹬地时，地面也给予滑板以反作用力F，这个反作用F的一个分力。
（学以致用，解决实际问题，使学生从理性认识再上升到感性认识，实现认识上的第二次飞跃。
）
（四）小结：
（4分钟）
1、力的合成：
力的合成概念、共点力概念、力的合成的平行四边形定则。
2、力的分解：
力的分解概念、力的分解的计算、正交分解概念和计算。
（五）作业布置：
（2分钟）
两个力互成900角，大小分别是F1=15N，F2=20N，求出合力的大小和方向。
八、板书设计：
1-4力的合成与分解
一、力的合成
1、力的合成的概念：
求几个力的合力叫做力的合成
2、共点力的概念：
物体同时受到几个力的作用，如果这几个力都作用在物体的同一点上，或者它们的作用线交于一点，则这几个力叫做共点力
3、力的合成的平行四边形定则:
（演示实验）
1）当两个力沿同一直线作用在同一物体上时，求它们的合力。
2）当两个力互成角度时，求它们的合力。
这个实验结果可以得到力的平行四边形定则：
两个互成角度的共点力，它们的合力的大小和方向可以用表示这两个力的有向线段作邻边所画出的平行四边形的对角线来表示。
二、力的分解
1、力的分解概念:
把一个力分解成几个力就叫力的分解。
2、力的分解的计算：
力的分解是力的合成的逆运算，同样遵守力的平行四边形法则。
例题1：
3、力的正交分解：
1）、概念：
把一个力分解成相互垂直的两个力，这种力的分解公式叫力的正交分解。
2）、计算：
例题2：
G⊥=G*cosθG∥=G*sinθ
三、作业
说明：
小球和滑块质量相同，连接的弹簧也相同（为避免这些因素对问题分析的干扰）。
提出问题（由学生思考回答）
1、为什么振动会停下来？
（原因是小球受摩擦阻力较大，滑块受到的阻力小。
）
②、如果小球受到更大的摩擦阻力，其结果如何？
（振动时间更短，甚至不振动。
）
③、如果把小球受到的阻力忽略不计，弹簧的质量比小球的质量小得多，也忽略不计，其结果如何？
（小球将持续振动。
）（通过这些问题，引发学生思考，培养学生的探究精神和推理能力）
“我们又遇到了一个理想化的物理模型，如图2所示。
（教师要讲明“理想化”理想在那里，培养学生的建模能力。
此时，一个理想化的物理模型已经在学生的头脑中牢固的建立了起来。
）
图2
（2）将场景切换到“位移”。
让学生了解弹簧振子的运动特点：
振子作的是位移周期性变化的运动。
通过演示，进一步指出，振子的位移起点总是从平衡位置开始的，位移的大小就等于弹簧的形变量。
（为下一步得出胡克定律及回复力的特点埋下伏笔）（注意培养学生观察能力）
（3）将场景切换到“回复力”。
；通过演示让学生了解回复力的变化特点，抓住简谐运动的动力学特征，适时提出胡克定律，得出简谐运动的定义。
提问：
回复力的方向怎样？
回复力的大小怎样？
引导学生回答：
回复力的大小与位移大小成正比，方向总是指向平衡位置，即Ｆ＝－ｋｘ，从而得出简谐运动的定义。
（从感性认识上升到理性认识，实现认识上的第一次飞跃。
）
（4）将场景切换到“加速度”。
演示加速度的变化情况。
通过演示让学生知道，简谐运动是一个加速度不断变化的运动，即变加速运动。
这就是简谐运动的运动学特征。
提问；加速度的方向怎样？
大小如何变化？
根据牛顿第二定律，你能写出加速度的表达式吗？
（培养学生运用学过的知识解决新问题的能力，加强知识迁移能力的培养。
）
（5）最后将场景切换到“速度”。
让学生观察简谐运动的速度特点，速度的大小和方向也是周期性变化的。
提问：
根据振子速度大小的变化，你能确定振子加速度的方向吗？
（从多个角度培养学生应用所学知识解决问题的能力，养成勤于思考的好习惯）
至此，学生对简谐运动的运动学特征和动力学特征已经有了全面的了解，了解了简谐运动的物理实质，基本完成了教学目标。
1、概括归纳，继续提高
通过教材练习一
（2）题（见下表），让学生进一步归纳、总结简谐运动中各物理量的变化，进一步明确简谐运动的特点，即位移、回复力、加速度、速度等物理量都是周期性变化的，从更高层次上把握简谐运动的规律，这也为下一节振幅、周期和频率的学习做好了准备。
振子的振动
AO
OA’
A’O
OA
对O点位移的方向和大小变化
向右
减小
向左
增大
向左
减小
向右
增大
回复力的方向和大小变化
向左
减小
向右
增大
向右
减小
向左
增大
加速度的方向和大小变化
向左
减小
向右
增大
向右
减小
向左
增大
速度的方向和大小变化
向左
增大
向左
减小
向右
增大
向右
减小
（三）知识应用：
教师提出问题：
用轻弹簧悬挂一个振子，让它在竖直方向振动起来，你能说明振子的运动是简谐运动吗？
（学以致用，解决实际问题，使学生从理性认识再上升到感性认识，实现认识上的第二次飞跃。
）
（四）布置作业：
１、书面作业：
画出简谐运动的物体的回复力Ｆ随位移ｘ变化的图像，并说明图像的物理意义
2、动手动脑作业：
用一根均匀的橡皮筋悬挂着一个质量为ｍ的小球，让小球在竖直方向上做简谐运动，则小球运动过程中可能的最小和最大加速度多大？
橡皮筋可能的最大弹力多大？
说明：
简谐运动是力学中的一个重点内容，也是综合运用运动学和动力学知识解决实际问题的一个具体例子。
教学的重点是要学生理解简谐运动的规律，难点是要让学生理解简谐运动的运动学特征和动力学特征。
在教学中注意通过计算机辅助教学，可以较好的突破教学的重点和难点，同时也调动了学生的积极性，使学生主动应用学到的新知识解决实际问题，从而收到较好的教学效果。
教案9-2振幅、周期和频率
一、教学目标：
1．知道简谐运动的振幅、周期和频率的含义。
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，并正确理解与振幅无关。
二、重点难点：
振幅、周期和频率的物理意义；理解振动物体的固有周期和固有频率与振幅无关。
三、教学方法：
实验观察、讲授、讨论。
四、教具：
弹簧振子，音叉。
五、教学过程
1．新课引入：
上节课讲了简谐运动的现象和受力情况。
我们知道振子在回复力作用下，总以某一位置为中心做往复运动。
现在我们观察弹簧振子的运动。
将振子拉到平衡位置O的右侧，放手后，振子在O点的两侧做往复运动。
振子的运动是否具有周期性？
在圆周运动中，物体的运动由于具有周期性，为了研究其运动规律，我们引入了角速度、周期、转速等物理量。
为了描述简谐运动，也需要引入新的物理量，即振幅、周期和频率。
【板书】二振幅、周期和频率
2．新课讲授
实验演示：
观察弹簧振子的运动，可知振子总在一定范围内运动。
说明振子离开平衡位置的距离在一定的数值范围内，这就是我们要学的第一个概念——振幅。
【板书】1、振动的振幅
在弹簧振子的振动中，以平衡位置为原点，物体离开平衡位置的距离有一个最大值。
如图所示，振子总在AA’间往复运动，振子离开平衡位置的最大距离为OA或OA’，我们把OA或OA’的大小称为振子的振幅。
【板书】
（1）、振幅A：
振动物体离开平衡位置的最大距离。
注意：
振幅是振动物体离开平衡位置的最大距离，而不是最大位移。
这就意味着，振幅是一个数值，指的是最大位移的绝对值。
【板书】振幅是标量，表示振动的强弱。
实验演示：
轻敲一下音叉，声音不太响，音叉振动的振幅较小，振动较弱。
重敲一下音叉，声音较响，音叉振动的振幅较大，振动较强。
振幅的单位和长度单位一样，国际单位制中用米表示。
【板书】
（2）、单位：
m
由于简谐运动具有周期性，振子由某一点开始运动，经过一定时间，将回到该点，我们称振子完成了一次全振动。
振子完成一次全振动，其位移和速度的大小、方向如何变化？
学生讨论后得出结论：
振子完成一次全振动，其位移和速度的大小、方向与从该点开始运动时的位移和速度的大小、方向完全相同。
观察振子的运动，并用秒表或脉搏测定振子完成一次全振动的时间，通常测出振子完成20～30次全振动的时间，从而求出平均一次全振动的时间。
可发现，振子完成一次全振动的时间是相同的。
【板书】2、振动的周期和频率
（1）、振动的周期T：
做简谐运动的物体完成一次全振动的时间。
振动的频率f：
单位时间内完成全振动的次数。
（2）、周期的单位为秒（s）、频率的单位为赫兹（Hz）。
实验演示：
观察两个劲度系数相差较大的弹簧振子，让这两个弹簧振子开始振动，比较一下这两个振子的周期和频率。
演示实验表明，周期越小的弹簧振子，频率就越大。
【板书】（3）、周期和频率都是表示振动快慢的物理量。
两者的关系为：
T=1/f或f=1/T
例：
若周期T=0.2s，即完成一次全振动需要0.2s，那么1s内完成全振动的次数，就是1/0.2=5s-1.也就是说，1s钟振动5次，即频率为5Hz.
实验演示：
我们继续观察两个振子的运动,测出振子在不同情况下的周期.填下表:
振子1
振子2
振幅/cm
1
2
5
1
2
5
周期/s
1.2
1.2
1.3
0.8
0.8
0.7
我们可以认识到,同一个振子,其完成一次全振动所用时间是不变的,但振动的幅度可以调节.不同的振子,虽振幅可相同,但周期是不同的.（可以让学生独立完成，培养学生实验能力）
【板书】3、简谐运动的周期或频率与振幅无关
实验演示：
敲一下音叉,声音逐渐减弱,即振幅逐渐减小,但音调不发生变化,即频率不变.
【板书】振子的周期（或频率）由振动系统本身的性质决定,称为振子的固有周期或固有频率.
例:
一面锣,它只有一种声音,用锤敲锣,发出响亮的锣声,锣声很快弱下去,但不会变调.摆动着的秋千,虽摆动幅度发生变化,但频率不发生变化.弹簧振子在实际的振动中,会逐渐停下来,但频率是不变的.这些都说明所有能振动的物体,都有自己的固有周期或固有频率.
六、巩固练习
1．一物体从平衡位置出发,做简谐运动,经历了10s的时间，测的物体通过了200cm的路程.已知物体的振动频率为2Hz，该振动的振幅为多大？
2．A、B两个完全一样的弹簧振子，把A振子移到A的平衡位置右边10cm，把B振子移到B的平衡位置右边5cm，然后同时放手，那么：
（a）A、B运动的方向总是相同的.（b）A、B运动的方向总是相反的.
（c）A、B运动的方向有时相同、有时相反.（d）无法判断A、B运动的方向的关系.
七、参考题
1．一个做简谐运动的质点，其振幅为4cm，频率是2.5Hz，该质点从平衡位置起经过2.5s时的位移和通过的路程个是多少？
2．一质点做简谐运动，从质点经过某一位置时开始计时，下列说法中正确的是
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0时刻相同时，经过的时间是一个周期
C.当质点的加速度再次与0时刻的加速度相同时，经过的时间为一个周期
D.当质点经过的路程为振幅的4倍时，经过的时间是一个周期
3．一质点在OM直线上作简谐运动，O点为平衡位置。
在振动过程中，从它开始向M点运动时算起，经过0.15s到达M点，再经过0.1s第二次到达M点，则其振动频率为多大？
说明
1．周期和频率是做周期性运动所具有的物理量，振幅是振动特有的物理量。
本节的重点是对这三个概念的理解。
2．对全振动概念的理解，要让学生明确振动物体的位移和速度这两个矢量经过一次往复运动均返回到初始值，就完成了一次全振动。
可用课件演示让学生反复观察，明确一次全振动的意义。
这样，周期和频率这两个概念和其相互关系就不难掌握了。
3．注意防止将“振动的快慢”和“振动物体运动的快慢”这两种表述混淆起来。
对一个确定的振动物体来说，前者用周期、频率描述，是恒定的。
后者用速度描述，它是随时间变化的。
由此认识振幅、周期、频率都是从整体上描述振动特点的物理量。
教案9-3简谐运动的图象
第1课时
一、教学目标：
1．正确理解简谐运动图象的物理含义，知道简谐运动的图象是一条正弦或余弦曲线。
2．能根据图象直接读出振动的振幅、周期（频率）和任一时刻的位移，分析运动速度和加速度的变化及方向，从而由图象了解物体的运动情况。
二、重点难点：
1．简谐运动图象的物理意义。
2．简谐运动图象的应用。
三、教学方法：
实验观察
四、教具：
弹簧振子，音叉
五、教学过程
（一）引入新课同学们知道，物体的运动规律可以用数学图象来描述。
问：
“你能说出那些运动图象？
”学生讨论后回答：
位移图象、速度图象。
引导学生说出匀速直线运动的位移s=vt,其图象是一条过原点的直线；初速度为零的匀加速直线运动的位移s=at2/2，其图象是一条过原点的抛物线；匀速直线运动的速度不变，图象是一条平行时间轴的直线；初速度为零的匀加速直线运动的速度vt=at,其图象是一条过原点的直线.（教师可在黑板上画出相应的图象或让学生到黑板上画出来）虽然简谐运动是较复杂的机械运动，其运动规律也可以用图象表示。
本节课我们来讨论简谐运动的图象。
【板书】三简谐运动的图象（或投影）
（二）进行新课中学阶段，我们不讨论简谐运动的速度图象，只讨论简谐运动的位移图象，而且把简谐运动的位移图象叫做简谐运动的振动图象。
【板书】1、简谐运动的位移图象——振动图象（或投影）简谐运动的振动图象是一条什么形状的图线呢？
简谐运动的位移指的是什么位移？
（相对平衡位置的位移）
投影显示课本所示的弹簧振子的频闪照片，引导学生观察。
取水平向右为位移的正方向，可得图示各时刻振子相对平衡位置的位移。
投影：
第一个T/2，（T=1.33s）
时间t
0
t0
2t0
3t0
4t0
5t0
6t0
位移x/mm
-20.0
-17.8
-10.1
0.1
10.3
17.7
20.0
第二个T/2，
时间t
6t0
7t0
8t0
9t0
10t0
11t0
12t0
位移x/mm
20.0
17.7
10.3
0.1
-10.1
-17.8
-20.0
以纵轴表示位移x,横轴表示时间t,根据表格中的数据在坐标平面上描出各个点，并用平滑曲线将各点连接起来，得一条余弦曲线。
（在黑板一边画出，如图1）
这就是弹簧振子做简谐运动的振动图象.
弹簧振子的振动图象，还可以用带毛笔的弹簧振子在匀速移动的纸带（或玻璃板）上画出来。
【演示】当弹簧振子振动时，沿垂置于振动方向匀速拉动纸带，毛笔P就在纸带上画出一条振动曲线。
说明：
匀速拉动纸带时，纸带移动的距离与时间成正比，纸带拉动一定的距离对应振子振动一定的时间，因此纸带的运动方向可以代表时间轴的方向，纸带运动的距离就可以代表时间。
介绍这种记录振动方法的实际应用例子：
心电图仪、地震仪。
（用实物投影仪展示教材上的图片）
理论和实验都证明：
【板书】
（1）简谐运动的振动图象都是正弦或余弦曲线。
让学生思考后回答：
振动图象在什么情况下是正弦，什么情况下是余弦？
（由开始计时的位置决定）
简谐运动的图象是振动物体的运动轨迹吗？
（提示：
上述实验中振子沿直线运动，图象是曲线）。
（2）简谐运动的振动图象表示某个振动物体相对平衡位置的位移随时间变化的规律。
【板书】2、从简谐运动的振动图象可以知道振动物体的运动情况。
（1）从图象可以知道振幅。
（曲线的最大值）
（2）从图象可以知道周期（频率）。
（曲线相邻两最大值之间的时间间隔）
（3）从图象可以知道任一时刻物体对平衡位置的位移，从而确定此时刻物体的位置。
让学生读出图1所示图象描述的弹簧振子的振幅、周期，t=6t0时刻的位移及此时振子的位置。
（4）借助图象还可以说明振动物体的速度、加速度随时间变化的情况和速度、加速度的方向。
引导学生分析上述弹簧振子在3t0—6t0时间内，速度和加速度怎么变化，方向如何。
指出简谐运动虽然是一种理想化的情况，但研究它具有重要的实际意义和理论意义。
巩固练习：
（投影）
弹簧振子的振动图象如图2所示，由图可知：
⑴振幅是多少？
⑵周期是多少？
⑶哪些时刻振子经过平衡位置？
⑷哪些时刻振子的速度最大？
⑸哪些时刻振子的加速度最大？
⑹哪些时间内速度方向沿正方向？
⑺哪些时间内加速度沿正方向？
作业：
阅读课本P165阅读材料《乐音和音阶》。
练习三
（1）、（3）两题做在作业本上。
练习三
（2）题在课本上完成。
参考题：
1．如图3所示的是某质点做简谐运动的图象，下列说法中正确的是：
（）
A．质点是从平衡位置开始沿x轴正方向运动的。
B．2s末速度最大，沿x轴的负方向。
C．3s末加速度最大，沿x轴的负方向。
D．质点在4s内的路程是零。
2．如图3所示是某质点做简谐运动的图象，下列说法中正确的是：
（）
A．在第1s内，质点做加速运动
B．
在第2s内，质点做加速运动。
C．在第3内，动能转化为势能。
D．在第4s内，动能转化为势能。
3．某质点的振动图象如图4所示，开始运动后经0.3s质点第一次到达M点，再经0.2s第二次通过M点，再经____s质点第三次经过M点。
说明：
1.图象是学习物理的一种重要方法，为了让学生更好地理解振动图象的实质，教材特意用闪光照相的方法描绘振动的图象.这样处理的出发点是想避免以往只用砂摆得出简谐运动的振动图象时，学生易将振动图象中一质点的振动情况和下一章将要学习的波动图象中不同质点的振动情况相混淆的错误.
2.为了开阔学生的视野，应多向学生介绍些如课本图9－8、9－9所示的振动图象应用的实例，加强学生的应用意识.
教案9-3简谐运动的图象
第2课时
一、教学目标：
通过本节课的复习，进一步熟悉振动图象的物理意义，掌握利用图象解决实际问题的方法，提高解决问题的能力。
二、重点难点：
理解振动图象的意义，振动图象的应用。
三、教学方法：
复习提问，讲练结合
四、教学过程
（一）知识回顾
1、简谐运动的振动图象都是正弦或余弦曲线，表示某个振动物体相对平衡位置的位移随时间变化的规律。
2、从简谐运动的振动图象可以知道振动物体的运动情况。
（1）从图象可以知道振幅。
（曲线的最大值）
（2）从图象可以知道周期（频率）（曲线相邻两最大值之间的时间间隔）。
（3）从图象可以知道任一时刻物体对平衡位置的位移，从而确定此时刻物体的位置。
（4）借助图象还可以说明振动物体的速度、加速度随时间变化的情况和速度、加速度的方向。
（二）例题精讲
例.一弹簧振子做简谐振动，周期为T，则（ ）
A.若t时刻和（t＋Δt）时刻振子运动位移的大小相等、方向相同，则Δt一定等于T的整数倍
B.若t时刻和（t＋Δt）时刻振子运动位移的大小相等、
方向相反，则Δt一定等于T/2的整数倍。
C.若Δt=T，则在t时刻和（t＋Δt）时刻振子运动的加速度一定相等
D.若Δt=T/2，则在t时刻（t＋Δt）时刻弹簧的长度一定相等。
分析解答：
画出弹簧振子做简谐振动的图象如图6所示，用图象分析较直观，方便。
图中A点与B、E、F、I等点的位移相等，方向相同。
A点与E、I等点对应的时刻差为T或T的整数倍；A与B、F等点对应时刻差不为T或T的整数倍，选项A不正确。
A点与C、D、G、H等点的振动位移大小相等，方向相反，由图可知，A点与C、G等点对应的时刻差为半周期或半周期的奇数倍；A点与D、H等点对应的时刻差不为半周期或半周期的奇数倍，选项B不正确。
如果t时刻和（t＋Δt）相差为T，如图中A、E；E、I，则这两个时刻振动情况完全相同，加速度一定相等，选项C正确。
如果t时刻和（t＋Δt）时刻相差半个周期，如图中A、C；C、E等，则这两个时刻振动的位移大小相等，方向相反，弹簧的形变量大小相同，但一个压缩一个伸长，两弹簧的长度显然不相同，选项D也不正确。
点评：
质点做简谐运动的情况要和振动图象结合起来，利用简谐运动的图象分析认识简谐运动的周期性变化更直观、方便。
（三）课堂练习
1、利用振动图象可以求出振动物体的①振幅、②周期、③频率、④任意时刻的位移、⑤质量、⑥重力加速度等六个物理量中的哪一些（）
A、
升级会员 