高中物理選修3－4第十一章《簡諧運動的回復(fù)力和能量》

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1、新人教版高中物理選修3－4第十一章《簡諧運動的回復(fù)力和能量》精品教案 課 題 11.3簡諧運動的回復(fù)力與能量 課 型 新授課 三維目標(biāo) 1、知識目標(biāo) (1)知道振幅越大，振動的能量(總機械能)越大； (2)對單擺，應(yīng)能根據(jù)機械能守恒定律進(jìn)行定量計算； (3)對水平的彈簧振子，應(yīng)能定量地說明彈性勢能與動能的轉(zhuǎn)化； (4)知道什么是阻尼振動和阻尼振動中能量轉(zhuǎn)化的情況； (5)知道在什么情況下可以把實際發(fā)生的振動看作簡諧運動。 2、過程方法 (1)分析單擺和彈簧振子振動過程中能量的轉(zhuǎn)化情況，提高學(xué)生分析和解決問題的能力； (2)通過阻尼振動的實例分析，提高處理

2、實際問題的能力。 3、情感\(zhòng)德育目標(biāo) (1)簡諧運動過程中能量的相互轉(zhuǎn)化情況，對學(xué)生進(jìn)行物質(zhì)世界遵循對立統(tǒng)一規(guī)律觀點的滲透； (2)振動有多種不同類型說明各種運動形式都是普遍性下的特殊性的具體體現(xiàn)。 重點 重點對簡諧運動中能量轉(zhuǎn)化和守恒的具體分析； 難點 關(guān)于簡諧運動中能量的轉(zhuǎn)化。 學(xué)情分析 學(xué)生對于機械能守恒定律已熟練掌握，了解了彈性勢能和動能之間的關(guān)系，所以學(xué)生完全分析振動中的能量轉(zhuǎn)化問題，對于其他物理量的變化規(guī)律學(xué)生也可根據(jù)已學(xué)知識自行分析。 教 學(xué) 活 動 過 程 【預(yù)習(xí)導(dǎo)引】 1．簡諧運動的位移的物理含義是什么?怎么表示? 2．在彈簧振子一個周期的振動中

3、,振子的合力怎么變化?方向有什么特點? 不論在什么位置(平衡位置除外),物體所受合力均指向平衡位置,作用是使物體回到平衡位置,稱為回復(fù)力. 【建構(gòu)新知】 一、回復(fù)力 1.意義:振動物體在振動方向的合力 2.特點:F=－Kx K為振動系統(tǒng)的振動系數(shù)，在不同的振動系統(tǒng)中具體含義不同。 x為質(zhì)點相對平衡位置的位移，有具體方向。 3．振子在質(zhì)點方向所受合力如果大小與振子相對平衡位置的位移成正比，方向與位移始終相反，這樣的振動是簡諧運動。 體會： 1．回復(fù)力可以由振動方向的一個力充當(dāng)，也可能是振動方向的合力！ 2．垂直振動方向的受力與振動無關(guān)。 思考：回復(fù)力與時間的關(guān)

4、系？ 解答： 如圖的彈簧振子的振動為簡諧運動，位移－時間關(guān)系為x＝Asinωt，而回復(fù)力 F＝－Kx，所以有 F＝－KA sinωt=－Fm sinωt 可以用不同的圖像表示上述特點. 二、簡諧運動的能量 演示：水平方向的彈簧振子： O B A 問題：已知輕質(zhì)彈簧的勁度系數(shù)為K，振幅為A。 觀察振子的位移、速度、加速度、受力) ? A A O O O B B 位移s ? ? ? ? ? 速度v ? ? ? ? ? 回復(fù)力F ? ? ? ? ? 加速度a ? ? ? ? ? 動能 ? ?

5、 ? ? ? 勢能 ? ? ? ? ? 總能 1.振子的最大速度； 2.振子系統(tǒng)的機械能E。 3.系統(tǒng)的機械能（能量）在振動過程中有何特點？ 【知識運用】 例1、如圖，輕彈簧的勁度系數(shù)k=39.2N/m，物體A的質(zhì)量mA=0.1kg,物體B的質(zhì)量mB=0.2kg，兩物塊間接觸水平，最大靜摩擦力F’=1.96N，為使兩物體在光滑水平面上一起做簡諧運動，它們之間不發(fā)生相對滑動，振動的最大振幅應(yīng)為多大？ (答案: A=F/k=0.15m) 【課堂訓(xùn)練】 課本問題與練習(xí)P12 【回顧小結(jié)】 總結(jié)：

6、 一、回復(fù)力 振子在質(zhì)點方向所受合力如果大小與振子相對平衡位置的位移成正比，方向與位移始終相反，這樣的振動是簡諧運動。 二、簡諧運動的能量 1.簡諧運動系統(tǒng)的機械能守恒, 動能和勢能之間互相轉(zhuǎn)化. 2.機械能E=EKm=EPm 3.實際振動中系統(tǒng)機械能會不斷減少,所以簡諧運動是理想化的振動. 4.動力學(xué)物理量周期和能量變化的周期 四、課后作業(yè): 課本中本節(jié)課后練習(xí)1、2 五.札記

7、 學(xué)生活動 學(xué)生回答預(yù)習(xí)引導(dǎo)的問題（4分鐘） 學(xué)生閱讀課本P10--11完成下列填空（7分鐘） 1、如右圖，彈簧對小球的力的大小與彈簧的伸長量成__________，方向總是指向_______________。由于坐標(biāo)原點就是平衡位置，彈簧的伸長量與小球位移的大小_______,因此有_________，式中負(fù)號的原因是________________________________________________________________。 2、簡諧運動的第二種定義：如果質(zhì)點所受的力與它偏離平衡位置位移的大小成___

8、______,并且總是指向____________,質(zhì)點的運動就是簡諧運動。 3、回復(fù)力的概念：簡諧運動中，質(zhì)點的受力方向總是指向_____________,它的作用總是要把物體拉回____________,所以通常把這個力稱為____________。 4、回復(fù)力的性質(zhì)：是根據(jù)力的________命名的；它可以是一個力，也可以是多個力的合力，還可以由某個力的分力提供。 5、質(zhì)點做簡諧運動的條件：_________________。 學(xué)生閱讀課本P11--12完成下面表格。規(guī)定平衡位置向右為正方向。作為一個振動系統(tǒng)，彈簧振子的勢能與彈簧的伸長量有關(guān)，動能與小球的速度有關(guān)。（10分鐘）

9、 1、理論上可以證明，如果不考慮摩擦等阻力造成的損耗，在彈簧振子振動的任意位置，系統(tǒng)的動能和勢能之和是__________,即簡諧運動的能量是________。一旦供給系統(tǒng)一定的能量，使它開始振動，它就以一定的振幅永不停息地持續(xù)振動。簡諧運動是一種________的振動。 2、簡諧運動中的能量跟_______有關(guān)，________越大，振動的能量越大。將物體釋放后，若只有重力或彈簧的彈力做功，則振動物體在振動過程中，______能和_____能相互轉(zhuǎn)化，總機械能不變。 拓展：振動勢能可以是_______勢能（如單擺），可以是_______勢能(如在水平方向振動的彈簧振子)，也可以是______勢能和_______勢能之和（如在豎直方向振動的彈簧振子），一般約定振動勢能以平衡位置為零勢能位置。 學(xué)生練習(xí) 反饋 總結(jié)本節(jié)知識要點