高二物理机械振动教案包括以下部分:
一、教学目标:
1. 理解简谐运动的概念,掌握简谐运动的特征。
2. 理解简谐运动的周期性、能量守恒和速度的周期性。
3. 培养学生观察、分析和总结问题的能力。
二、教学重点:
简谐运动的特征、周期性和能量守恒。
三、教学难点:
简谐运动的特征和速度的周期性的理解和掌握。
四、教具:
弹簧振子模型、示波器。
五、教学过程:
1. 简谐运动的概念和分类。引导学生观察弹簧振子模型,了解简谐运动是一种周期性运动。
2. 简谐运动的特征:通过实验和观察,引导学生发现简谐运动的特征包括受力、加速度和能量守恒等方面。
3. 简谐运动的周期性:通过示波器和实例,让学生了解简谐运动的周期性表现。
4. 简谐运动的速度特征:让学生观察和分析弹簧振子的运动,了解简谐运动速度的周期性变化。
5. 练习和巩固:通过练习题和实验操作,让学生进一步理解和掌握简谐运动的特征和规律。
6. 总结和扩展:总结本节课的主要内容,并通过实际应用案例,让学生了解简谐运动在实际中的应用。
六、课后作业:
学生需要完成相关练习题,进一步巩固和理解简谐运动的特征和规律。
以上是一般的高二物理机械振动教案的内容,具体的教学内容和目标可能因学校和学生的不同而有所区别。
题目:一弹簧振子在水平面上做简谐运动,周期为T。若在t=0时刻将一物体轻轻放在振子上,待振子第一次到达平衡位置开始计时,经0.2s物体恰好第二次到达平衡位置。求该振子的振动表达式。
解析:
根据题意,振子在t=0时刻开始振动,经过0.2s物体恰好第二次到达平衡位置,说明物体在0.2s内完成了两个全振动。
设振子的振动表达式为$y = A\sin(\omega t + \varphi)$,其中A为振幅,$\omega = 2\pi f$,$f$为振动频率。
根据简谐运动的周期性,可知振子在一个周期内的位移和速度均为零。因此,振子在第一次到达平衡位置时,速度为零,位移也为零;在第二次到达平衡位置时,速度和位移均为最大值。
$\sin(\omega \cdot 0 + \varphi) = 0$
$\sin(\omega \cdot 0.2 + \varphi) = - 1$
解得:$\omega = \pi/T = \pi/2\pi/T = 5$
因此,振子的振动表达式为:
$y = A\sin(5 \times 0.2 + \varphi) = A\sin(1 + \varphi)$
其中A和$\varphi$需要求解。由于振子在平衡位置时速度为零,因此有:
$- A\cos\varphi = 0$
解得:$\varphi = \frac{\pi}{6}$
因此,振子的振动表达式为:$y = A\sin(1 + \frac{\pi}{6})$。
答案:该振子的振动表达式为$y = A\sin(1 + \frac{\pi}{6})$。