机械振动教材分析选修4a.docx

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机械振动教材分析选修4a

第十一章《机械振动》教材分析

第一节简谐运动

【学习目标】

1．了解什么是机械振动、简谐运动

2．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。

【教学重点】

掌握简谐运动特征及相关物理量的变化规律.

【教学难点】

理解简谐运动的运动学特征。

【疑点】

振动图象与振动轨迹的区别

【易错点】

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

【思想方法】运用理想化方法，突出主要因素，忽略次要因素，抽象出物理模型——弹簧振子，研究弹簧振子在理想条件下的振动。

【教材资源】

1、P4做一做：

在弹簧振子的小球上安装一技绘图笔，让一条纸带在与小球振动方向垂直

的方向上匀速运动，笔在纸带上画出的就是小球的振动图象。

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。

2、P5问题与练习2

第二节简谐运动的描述

【学习目标】

1．知道简谐运动的振幅、周期和频率的含义。

2．熟悉简谐运动的表达式。

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。

【教学重点】

振幅、周期和频率的物理意义；

【教学难点】

理解振动物体的固有周期和固有频率与振幅无关。

【疑点】

相位的物理意义。

【易错点】

偏离平衡位置的位移与运动学中的位移概念容易混淆。

【思想方法】

提高学生观察、分析、实验能力和动手能力，从而让学生知道实验是研究物理科学的重要基础。

【教材资源】

1、P8科学漫步：

月相

一方面说明相位这个个概念的用途，另一方面也培养学生对于大自然的兴趣和用物理知识分析自然现象的能力。

第三节简谐运动的回复力和能量

【学习目标】

掌握简谐运动的定义；了解简谐运动的运动特征；掌握简谐运动的回复力特点，简谐运动的能量变化规律。

【教学重点】

简谐运动的回复力；

【教学难点】

简谐运动的动力学分析和能量分析。

【疑点】

简谐运动过程动能、势能、总能变化情况。

【易错点】

回复力是效果力，与合力不同。

如振动物体经过平衡位置时回复力是零，合力不一定是零

【思想方法】

简谐运动过程中能量的相互转化情况，对学生进行物质世界遵循对立统一规律观点的渗透；振动有多种不同类型说明各种运动形式都是普遍性下的特殊性的具体体现.

【教材资源】

1、P13问题与练习2

第四节单摆

【学习目标】

1．知道什么是单摆；

2．理解单摆振动的回复力来源及做简谐运动的条件；

3．知道单摆的周期和什么有关，掌握单摆振动的周期公式，并能用公式解题。

【教学重点】

掌握好单摆的周期公式及其成立条件。

【教学难点】

单摆回复力的分析。

【疑点】

单摆振动的规律，只有在θ<10°时单摆振动才是简谐运动

【易错点】

单摆的周期与摆球的质量和振幅无关，只与摆长和重力加速度有关。

【思想方法】

概括出影响周期的因素，培养由实验现象得出物理结论的能力。

【教材资源】

1、P16单摆的周期的研究（实验），每次实验中只改变一个物理量，这种研究问题的方法就是——控制变量法。

［演示1］将摆长相同，质量不同的摆球拉到同一高度释放。

现象：

两摆球摆动是同步的，即说明单摆的周期与摆球质量无关，不会受影响。

［演示2］摆角小于10°的情况下，把两个摆球从不同高度释放。

现象：

摆球同步振动，说明单摆振动的周期和振幅无关。

［演示3］取摆长不同，两个摆球从某一高度同时释放，注意要θ≤10°。

现象：

两摆振动不同步，而且摆长越长，振动就越慢。

这说明单摆振动和摆长有关。

2、P16单摆的周期的研究（数据处理）探究单摆周期与摆长的关系。

第五节外力作用下的振动

【学习目标】

1．知道阻尼振动和无阻尼振动，并能从能量的观点给予说明。

2．知道受迫振动的概念。

知道受迫振动的频率等于驱动力的频率，而跟振动物体的固有频率无关。

3．理解共振的概念，知道常见的共振的应用和危害。

【教学重点】

受迫振动，共振。

【教学难点】

受迫振动的频率等于驱动力的频率，而跟振动物体的固有频率无关。

【疑点】

受迫振动的频率等于驱动力的频率。

【易错点】

1．物体发生共振决定于驱动力的频率与物体固有频率的关系，与驱动力大小无关.

2．当f驱＝ｆ固时，物体做受迫振动的振幅最大.

【思想方法】

通过分析实际例子，得到什么是受迫振动和共振现象，培养学生联系实际，提高观察和分析能力；通过共振的应用和防止的教学，渗透一分为二的观点.

【教材资源】

1、P20科学漫步：

生活中的共振和减振。

多思考一下共振在实际中的应用（如乐器的共鸣箱等）以及避免共振的方法，培养学生理论联系实际的能力和习惯。

2、P22问题与练习4

第十二章《机械波》教材分析

波动是一种常见的运动形式，不同于教材中的前面所介绍的各种运动形式，是为后面的学习电磁波和物质波和物理光学的基础。

教学内容是机械振动的延伸和扩展，重点讨论了振动在介质中的传播过程，具体的内容为波的形成、相关的基本物理量及波的传播的规律，用数学的语言描述了波的传播。

如波的图象、用惠更斯原理分析了波的反射和波的折射，还有波的干涉、衍射和生活中的多普勒效应等内容。

第一节波的形成和传播

【学习目标】

理解机械波的形成、建立波峰、波谷和密部、疏部等机械波的概念。

用数学的方法研究波的形成，区别横波与纵波的特点，

【重点难点】

1、对机械波的形成、横波、纵波反映了质点振动方向与波传播方向之间的关系；

2、机械波是从单一质点的振动到多个质点同时又不同步的振动，这对学生的理解力和空间想象力有较高的要求。

所以波的机械波的形成过程及描述是本章节的一个重点。

【疑点与易错点】

1、波传播过程中，介质不随波的传播而发生迁移，学生会从感性认识中认为参与传播的介质会随波发生迁移

2、机械波的生成图。

如作业3将单个质点的振动与波的传播有机结合，通过单个质点在不同时刻的位置，确定波在不同时刻的波形，是学生学习是的难点和疑点所在。

【思想方法】

1、演示实验：

用长绳演示波的形成——直观、具体，通过观察能看到振动在介质传播，但参与振动的质点不发生迁移，联系生活实际简单易行。

2、教材中的单位圆的应用，重视了逻辑思维的能力，具体分析在不同时刻的不同位置，对学生形成较为严密的分析问题的能力培养非常有益。

【教材资源】

1、两个“做一做”运动员的波浪前进、“铅笔的周期性点水”演示波的形成，来源于生活，旨在培养学生观察的能力，帮助理解波的形成。

波在空间的传播，

2、单位圆的应用，重在用数学工具研究物理问题

3、教材P23作业第3题对质点的振动与波的传播有机结合，帮助对波的时间的周期性和空间的周期性的理解。

第二节波的图象

【学习目标】

波动图象是用数学方法对波的抽象，认识简谐波，认识质点振动方向与波传播方向的关系。

【重点难点】

1、从波的形成过程来看，对于学生的理解既需要空间想象，又需要抽象思维，所以是一个教学难点；

2、从实际的波抽象为波的图象，让学生认识波的图象是波的一种数学表示，从而理解简谐波及其图

象这一关于波的理想模型，并且是本节的重点与难点之一。

3、波的图象于质点的振动图象间的区别。

4、所有质点的波动图象与单个质点振动图象之间的转换引导学生观察t时刻及t＋Δt时刻（Δt→0）的波形微移，在波的图象上认识质点的振动方向和波的传播方向的关系。

在可能的情况下，也可以逐步让学生认识波的传播方向、某时刻的波形与该时刻各质点的振动方向三者之间的关系，用波的成因法、上下坡法或微平移法在已知两个因素的情况下判断第三个因素。

【疑点与易错点】

1、两类图象的区别与意义

2、认识波是振动的传播，让学生理解波传播的是振动的形式和能量，而不发生振动质点的迁移，在由波的传播方向判断某一质点的振动方向问题中，学生出现错误频度较高，说明这是学生学习的一个难点；也是一个疑点和易错点。

3、结合波的空间性与时间的周期性，利用波形平移确定各个时刻质点所在位置，又是学习过程中的疑点之一。

【思想方法】

1、运用图象是物理研究问题的一种方法

2、从实际的波动进行抽象，波是一种理想化的模型，抽象是一种研究问题的方法之一

【教材资源】

值得重视的习题：

P29第3题、第4题

第三节波长、频率、波速

【学习目标】

加深对机械波的认识，如波长、频率和波速这三个物理量的意义与三者之间的关系（影响因素）；波的多解培养学生全面思考、更加严密分析解决问题的能力。

【重点难点】

1、三个物理量间的关系即：

V=λf

2、频率f决定于波源，由振源振动的频率所决定；波速由传播振动的介质所决定，不同的介质具有不同的波速；汉长则由波源的振动频率和介质所决定，这本节中重点也是难点

【疑点与易错点】

结合波的空间性，一定距离内波长具有不确定性；结合时间的周期性，在一定时间内周期也同样具有不确定性，加之波在空间的传播的双向性，使得问题更有难，困惑极多所以是学习中的重点、难点和疑点，这也是历年来高考考查此部分的关键所在。

【思想方法】对波的多解的分析，培养学生更加严密的逻辑思维的能力

【教材资源】

1、教材P31中的表格：

不同的介质中波传播的速度不同、温度可以影响波速、比较同一种振动在不同介质中传播的速度大小进行比较。

2、机械波的例题2

第四节反射与折射

【学习目标】

了解波面、波线的概念，理解惠更斯原理，并用之解释波的折射和反

射现象，加深对机械波的理解

【重点难点】

重点：

机械波的反射和折射

难点：

波线和波面概念的建立。

用惠更斯原理解释波的两种现象，特别是由一种介质进入到一种介质时的折射更是难点。

【疑点易错点】

波面、波线的的混淆、波线和波传播两者之间的关系

【思想方法】

用数学的方法处理物理问题的能力培养

【教材资源】

1、提高学生对于波有较为充分的感性认识，从声波、

水波、绳波的均能发生反射

2、波线波面概念的建立用好教材中的图。

3、惠更斯原理分析（两类波形的分析）

4、用手表测定声速——体验声波的反射

5、科学漫步：

回声、混响和建筑声学

第五节波的衍射

【学习目标】

衍射是波特有的现象，是光波衍射的基础，通过实验演示、观察和发现引导从而认识衍射的现象

【重点难点】

1、实验是本节重点，通过对实验的观察得到衍射的结论，

2、加深对发生明显衍射的条件的理解；

3、一切波均能发生衍射现象，是波所特有的现象。

多媒体的运用可以帮助对衍射现象的理解。

【疑点与易错点】

障碍物或孔的尺寸与波的波长相差不大时，发生明显衍射的条件；疑点是任何情况下均能发生衍射，小尺寸时也可以发生衍射，衍射的同时也是能量传播的过程。

【思想方法】

实验是研究物理的方法之一，必须尊重实验事实。

【教材资源】

1、演示实验水槽中水波的衍射实验2、P40习题2

第六节波的干涉

【学习目标】

1、理解波的干涉的基础是认识波的叠加。

2、用振动叠加，几列波相遇区域中各质点的振动是各列波单独存在时引起的振动的合运动

3、非干涉的叠加各质点的合振动振幅随时间而变化；而干涉现象中，叠加区域各质点均以稳定的振幅振动。

4、两列波频率相同，相位差恒定，在同一空间传播的形成干涉图样

【重点难点】

1、演示实验是本节重点，波的叠加是解释干涉的现象的基础。

2、波传播过程中的独立性是波干涉的理论基础。

3、波干涉过程中，加强