2022年高中物理《簡諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力和能量》學(xué)案 新人教版選修3-4

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1、2022年高中物理《簡諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力和能量》學(xué)案 新人教版選修3-4 1． 學(xué)習(xí)目標(biāo) 知道什么是回復(fù)力，理解簡諧運(yùn)動(dòng)回復(fù)力的特點(diǎn)。 2． 理解簡諧運(yùn)動(dòng)在一次全振動(dòng)過程中位移、回復(fù)力、加速度、速度、動(dòng)能、勢能的變化情況。 3． 知道判斷簡諧運(yùn)動(dòng)的方法，并能對(duì)一些簡單的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行判斷。 學(xué)習(xí)重、難點(diǎn) 簡諧運(yùn)動(dòng)回復(fù)力的特點(diǎn)。 學(xué)法指導(dǎo) 自主、合作、探究 知識(shí)鏈接 1．簡諧運(yùn)動(dòng)的圖象是： ，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為 。 2．以一個(gè)具體例子來說明：做簡諧運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)位移、速度、加速度的變化情況。 學(xué)習(xí)過程

2、 用案人自我創(chuàng)新 [自主學(xué)習(xí)] 1．1．以“彈簧振子”為例說明：做簡諧運(yùn)動(dòng)的物體所受合力有什么特點(diǎn)？ 。 2．回復(fù)力是指： ；回復(fù)力是根據(jù)力的 來命名的力。 3．簡諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力特點(diǎn)是： ；可以寫成表達(dá)式為： 。（此式也為證明振動(dòng)是不是簡諧運(yùn)動(dòng)的依據(jù)） 3．從“回復(fù)力”角度來定義，簡

3、諧運(yùn)動(dòng)是： 。 4簡諧運(yùn)動(dòng)中各物理量的變化（以彈簧振子為例） 振 動(dòng) 物 體 位移x 回復(fù)力F 加速度a 速度v 勢能 Ep 動(dòng)能 Ek 位置 方向 大小 方向 大小 方向 大小 方向 大小 平衡位置0 最大位置A 0→A A→0 思考：簡諧運(yùn)動(dòng)物體各物理量變化的判斷思路是：

4、 【例1】彈簧振子在光滑水平面上做簡諧運(yùn)動(dòng)，在振子向平衡位置運(yùn)動(dòng)過程中（ ） A． 振子所受的回復(fù)力逐漸增大 B。振子的位移逐漸增大 C． 振子的速度逐漸減小 D。振子的加速度逐漸減小 【例2】彈簧振子做簡諧運(yùn)動(dòng)，當(dāng)振子的位移為負(fù)值時(shí)，下列說法正確的是（ ） A． 速度一定為正，加速度一定為正 B． 速度一定為負(fù)，加速度一定為正 C． 速度不一定為正，加速度一定為正 D． 速度不一定為負(fù)，加速度一定為負(fù) 【例3】一彈簧振子沿水平方向的X軸做簡諧運(yùn)動(dòng)，原

5、點(diǎn)O為平衡位置，在運(yùn)動(dòng)中某一時(shí)刻有可能出現(xiàn)的情況是（ ） A． 位移與速度均為正值，加速度為負(fù)值 B． 位移為負(fù)，加速度為正 C． 位移與加速度均為正值，而速度為負(fù)值 D． 位移、速度、加速度均為負(fù)值 【例4】一彈簧振子振幅為A，從最大位移處需時(shí)間t0第一次到達(dá)平衡位置，若振子從最大位移處經(jīng)過t0/2后的速度大小和加速度大小分別為v1和a1，而振子位移為A/2時(shí)速度大小和加速度大小分別為v2和a2，那么（ ） A．v1>v2 B. v1a2 D. a1

6、和勁度系數(shù)為k的彈簧組成，其振幅為A，振動(dòng)頻率為f，在最大位移處的彈性勢能為E。那么，在振子振動(dòng)過程中，下列說法正確的是（ ） A． 振子在x=－A時(shí)的加速度為kA/m B． 振子在x=－A時(shí)的加速度為－kA/m C． 振子在x=0時(shí)的速度大小為 D． 振子在x=0時(shí)的速度大小為2kA/mf 【例6】質(zhì)點(diǎn)沿直線以O(shè)點(diǎn)為平衡位置做簡諧運(yùn)動(dòng)，A、B點(diǎn)分別為正最大位移處與負(fù)最大位移處的點(diǎn)，A、B相距10cm，質(zhì)點(diǎn)從A到B的時(shí)間為0.1s，從質(zhì)點(diǎn)到O點(diǎn)開始計(jì)時(shí)，經(jīng)0.5s，則下列說法中正確的是（ ） A． 振幅為5cm B． 振幅為10cm C． 通過的路程為50c

7、m D． 質(zhì)點(diǎn)的位移為50cm 【例7】思考與練習(xí)第一題 【例8】（拓展題）如圖所示，光滑的水平桌面上，有一彈簧振子，彈簧的勁度系數(shù)為K，開始時(shí)振子被拉到平衡位置O的右側(cè)A處，此時(shí)拉力的大小為F，然后輕輕釋放振子，振子從初速度為零的狀態(tài)開始向左運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過時(shí)間T后第一次到達(dá)平衡位置O處，此時(shí)振子的速度為V，則在這個(gè)過程中振子的平均速度為（ ） A．0 B．V/2 C．F/（KT） D．不為零的某值，但由題設(shè)條件無法求出 達(dá)標(biāo)檢測 1．一彈簧振子振動(dòng)時(shí)，先后以相同的速度通過路徑上的A、B兩點(diǎn)，從A到B歷時(shí)1s，過了B點(diǎn)后繼續(xù)

8、運(yùn)動(dòng)，再經(jīng)過1s振子又回到B點(diǎn)，則可判斷這個(gè)彈簧振子( ) A振動(dòng)的周期為4 s B在A、B兩點(diǎn)的加速度相同 C．在A、B兩點(diǎn)的位移相同 D．在A、B兩點(diǎn)的彈性勢能相同 2．水平放置的彈簧振子做簡諧運(yùn)動(dòng)，周期為T，t1時(shí)刻振子不在平衡位置且速度不為零．t2時(shí)刻振子速度與t1時(shí)刻的速度大小相等方向相同，t3時(shí)刻振子的速度與t1時(shí)刻的速度大小相等，方向相反．若t2-t1=t3-t2，則 ( ) A．t1、t2、t3時(shí)刻，彈簧彈性勢能都相等 B.t1、t3時(shí)刻，彈簧的長度相等 C.(t3-t1)可能等于1.5T D.(t3-

9、t1)可能等于2.5T 3．質(zhì)點(diǎn)沿直線以O(shè)點(diǎn)為平衡位置做簡諧運(yùn)動(dòng)，A、B點(diǎn)分別為正最大位移處與負(fù)最大位移處的點(diǎn)，A、B相距10 cm，質(zhì)點(diǎn)從A到B的時(shí)間為O．1 s，從質(zhì)點(diǎn)到0點(diǎn)開始計(jì)時(shí)，經(jīng)O.5 s，則下述說法中正確的是 ( ) A振幅為5 cm B振幅為lO cm C．通過路程為50 cm D．質(zhì)點(diǎn)位移為50 cm 4．一個(gè)做簡諧運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)，它的振幅是4 cm，頻率為2.5 Hz．該質(zhì)點(diǎn)從平衡位置開始經(jīng)過2.5 s后，位移大小和經(jīng)過的路程為 ( ) A．O，10 cm B．0,24 cm C．4 cm，100 c

10、m D．4 cm,10 cm 5．如下圖所示，質(zhì)量為m1的物體A放在質(zhì)量為m2的物體B上，B與彈簧相連，它們一起在光滑水平面上做簡諧運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)過程中A、B之間元相對(duì)運(yùn)動(dòng)．設(shè)彈簧的勁度系數(shù)為k，當(dāng)物體離開平衡位置的位移為x時(shí)，A、B間靜摩擦力的大小等于多少? 6．如下圖所示為一彈簧振子，O為平衡位置，振子在B、C之間做簡諧運(yùn)動(dòng)，設(shè)向右為正方向，則振子 ( ) ．B 0 C A．由C向O運(yùn)動(dòng)時(shí)，位移為正值，速度為正值，加速度為正值 B．由O向B運(yùn)動(dòng)時(shí)，位移為正值，速度為正值，加速度為負(fù)值 C．由B向0運(yùn)動(dòng)時(shí)，位移為負(fù)值，速度為正值，加速度為正值 D．由0向C運(yùn)動(dòng)時(shí)，位移為負(fù)值，速度為負(fù)值，加速度為負(fù)值 7．如下圖所示，在光滑水平面上有一彈簧振子，勁度系數(shù)為K．開始時(shí)，振子被拉到平衡位置0右側(cè)的某處，此時(shí)拉力為F．然后輕輕釋放振子，振子從初速為零的狀態(tài)開始向左運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過時(shí)間t后到達(dá)平衡位置0處，此時(shí)振子的速度為v,則在這一過程中，振子的平均速度為 ( ) A．v/2 B．v c．F/2kt D．F/kt 學(xué)習(xí)反思 布置作業(yè) 思考與練習(xí)T3、T4