2019-2020年高中物理 第二冊(cè)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的能量 阻尼振動(dòng)教案 人教版.doc
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2019-2020年高中物理 第二冊(cè)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的能量 阻尼振動(dòng)教案 人教版一、教學(xué)目標(biāo)1.知道振幅越大,振動(dòng)的能量(總機(jī)械能)越大.2.對(duì)單擺,應(yīng)能根據(jù)機(jī)械能守恒定律進(jìn)行定量計(jì)算.3.對(duì)水平的彈簧振子,應(yīng)能定性地說明彈性勢(shì)能與動(dòng)能的轉(zhuǎn)化.4.知道什么是阻尼振動(dòng)和阻尼振動(dòng)中能量轉(zhuǎn)化的情況.5.知道在什么情況下可以把實(shí)際發(fā)生的振動(dòng)看作簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng).二、教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)分析1理解簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的物體機(jī)械能守恒。 2會(huì)分析簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)中各種能量之間的轉(zhuǎn)化和相關(guān)計(jì)算。三、教學(xué)方法:實(shí)驗(yàn)演示,計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)四、教具:彈簧振子演示器,單擺演示器,計(jì)算機(jī),大屏幕,自制CAI課件五、教學(xué)過程()引入新課上幾節(jié)課講了簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),知道簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)中力與運(yùn)動(dòng)的變化關(guān)系,那么簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)中能量是如何變化的呢?【板書】六簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的能量阻尼振動(dòng)圖(二)進(jìn)行新課【演示】彈簧振子演示器(圖)把彈簧振子由平衡位置拉到位置后釋放,讓彈簧振子由運(yùn)動(dòng)到后,又由運(yùn)動(dòng)到,使振子在、間來回振動(dòng)。分析;彈簧拉到位置時(shí),彈簧發(fā)生的形變量最大,振動(dòng)系統(tǒng)具有的彈性勢(shì)能也最大;振子的速度為零,振動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)能為零。當(dāng)由位移最大位置向平衡位置運(yùn)動(dòng)時(shí),振子位移逐漸減小,彈簧的形變也逐漸減小,振動(dòng)系統(tǒng)的勢(shì)能也逐漸減小;速度逐漸增大,動(dòng)能逐漸增大;由于在運(yùn)動(dòng)過程中,只有彈簧的彈力做功,機(jī)械能守恒,振動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)械能總量保持不變。在平衡位置時(shí),位移為零,彈簧沒有形變,振動(dòng)系統(tǒng)的勢(shì)能也為零;速度達(dá)到最大,動(dòng)能達(dá)到最大。當(dāng)由平衡位置向位移最大位置運(yùn)動(dòng)時(shí),彈簧的形變逐漸增大,振動(dòng)系統(tǒng)的勢(shì)能也逐漸增大;速度逐漸減小,動(dòng)能也逐漸減?。挥捎谠谶\(yùn)動(dòng)過程中,只有彈簧的彈力做功,機(jī)械能守恒,振動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)械能總量保持不變。圖當(dāng)振子在位移最大位置時(shí),與振子在點(diǎn)能量相同。當(dāng)振子由位移最大位置回到平衡位置時(shí),與振子由到點(diǎn)能量變化相同,當(dāng)振子由平衡位置到達(dá)位移最大位置時(shí),與由平衡位置到達(dá)位移最大位置 能量變化相同,不再重復(fù)。結(jié)論:振子在運(yùn)動(dòng)過程中,就是動(dòng)能與勢(shì)能間的一個(gè)轉(zhuǎn)化過程,在平衡位置時(shí),動(dòng)能最大,勢(shì)能最?。辉谖灰谱畲笪恢脮r(shí),勢(shì)能最大,動(dòng)能最小;在由平衡位置向位移最大位置運(yùn)動(dòng)時(shí),動(dòng)能減小,勢(shì)能增大;在由位移最大位置向平衡位置運(yùn)動(dòng)時(shí),勢(shì)能減小,動(dòng)能增大;機(jī)械能總量保持不變。是否所有的簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)都具有這些特點(diǎn)呢?【演示】單擺的擺動(dòng)(圖)把擺長(zhǎng)為,質(zhì)量為的小球從平衡位置拉過角到達(dá)點(diǎn)釋放,由位移最大位置運(yùn)動(dòng)到平衡位置,又由平衡位置運(yùn)動(dòng)到位移最大位置后,在、間來回振動(dòng)。分析:(取位置所在的平面為重力勢(shì)能的參考面,設(shè)該平面勢(shì)能為零。)擺球在位置A時(shí),由于擺球上升的高度h=L(1-cos)最大,振動(dòng)系統(tǒng)具有的重力勢(shì)能EP=mgL(1-cos)最大,擺球的速度為零,動(dòng)能為零。在由位移最大位置向平衡位置O運(yùn)動(dòng)時(shí),擺球高度逐漸減小,重力勢(shì)能逐漸減?。凰俣戎饾u增大,動(dòng)能逐漸增大。由于只有重力做功,機(jī)械能守恒,振動(dòng)系統(tǒng)機(jī)械能總量保持不變。在平衡位置O時(shí),擺球到達(dá)零勢(shì)能面,重力勢(shì)能為零;速度最大,動(dòng)能最大。由機(jī)械能守恒得:該位置的動(dòng)能為EK= mgL(1-cos),該位置的速度為v=.在位移最大位置時(shí),由于擺球上升的高度最大,振動(dòng)系統(tǒng)的勢(shì)能最大;速度最小,動(dòng)能為零。由機(jī)械能守恒,、兩點(diǎn)機(jī)械能相等,得: h=h= L(1-cos).當(dāng)振子由位移最大位置回到平衡位置O時(shí),與振子由A到O點(diǎn)能量變化相同。當(dāng)振子由平衡位置O回到位移最大位置時(shí),與由平衡位置O到達(dá)位移最大位置 能量變化相同,不再重復(fù)。通過對(duì)彈簧振子和單擺的分析,得出下面的規(guī)律:【板書】1、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的能量(1)動(dòng)能、勢(shì)能的變化(投影下表)振子的運(yùn)動(dòng)AAOOO OOOA能量的轉(zhuǎn)化動(dòng)能最小增加最大減小最小增加最大減小勢(shì)能最大減小最小增加最大減小最小增加機(jī)械能不變不變不變不變不變不變不變不變從上表可看到振子在做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)時(shí),動(dòng)能和勢(shì)能在不斷轉(zhuǎn)化,總能量保持不變,那么總能量和什么因素有關(guān)呢?當(dāng)把擺球拉高一些讓擺球開始振動(dòng),由于擺球升高,振幅增大,振動(dòng)系統(tǒng)的重力勢(shì)能增加,總能量變大。當(dāng)把彈簧振子拉長(zhǎng)一些讓振子開始振動(dòng),由于振幅增大,彈簧的形變?cè)龃?,振?dòng)系統(tǒng)彈性勢(shì)能增加,總能量變大?!景鍟浚?)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)中的能量跟振幅有關(guān);振幅越大,能量越多對(duì)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)來說,一旦外界供給振動(dòng)系統(tǒng)一定的能量,使它開始振動(dòng),系統(tǒng)中的動(dòng)能和勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化,機(jī)械能總量保持不變,它就以一定的振幅永不停息地振動(dòng)下去。在日常生活中常見的振動(dòng)與上述所講有所不同。小孩坐在秋千斗里,媽媽把秋千推起來后,不再推秋千,秋千的振幅會(huì)隨時(shí)間逐漸減小,最后直到停止;用錘敲鑼時(shí),鑼面振動(dòng),發(fā)出響聲,但一會(huì)鑼就停止振動(dòng)了,這是什么因素引起的呢?由于振動(dòng)系統(tǒng)要受到外界的摩擦和阻力作用(即阻尼作用),系統(tǒng)要克服摩擦和阻力做功,使系統(tǒng)的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為其他形式能,由于系統(tǒng)的機(jī)械能減少,振幅也就逐漸減小,最后當(dāng)機(jī)械能耗盡的時(shí)候,振幅就變?yōu)榱?,振子就停止振?dòng)。這樣的振動(dòng)叫阻尼振動(dòng)。【板書】2、阻尼振動(dòng)(1)定義:振幅逐漸減小的振動(dòng)課本上圖9-27畫出了阻尼振動(dòng)隨時(shí)間變化的關(guān)系圖象,從圖象看,若振子受的阻尼作用小,振幅減小得慢,當(dāng)阻尼很小時(shí),在一段不太長(zhǎng)的時(shí)間里看不出振幅有明顯的變化,此時(shí)可以認(rèn)為是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)是一種理想化的運(yùn)動(dòng),若振子受的阻尼作用大,振幅減小得快,在較短的時(shí)間里,振子就停止振動(dòng),如上面講的用錘敲鑼的例子,由此可得:【板書】(2)振幅減小得快慢跟所受阻尼有關(guān);阻尼越大,振幅減小得越快。課件演示通過課件演示,再現(xiàn)本課內(nèi)容,形象直觀,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,達(dá)到知識(shí)鞏固,理論升華的教學(xué)目的。鞏固練習(xí)1.自由擺動(dòng)的秋千,擺的振幅越來越小,這是因?yàn)锳.機(jī)械能守恒B.能量正在消失C.總能量守恒,機(jī)械能減少D.只有動(dòng)能和勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化圖32圖3為一單擺的簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)圖象,在1s末、2s末,擺球的速度為多少?作業(yè):把練習(xí)六(課本P36)(1)、(2)、(3)題做課本上。參考題1、如圖4所示,彈簧振子做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),O為平衡位置,那么圖4A.從B到O,彈性勢(shì)能減小,動(dòng)能減小B.從O到C,彈性勢(shì)能增大,動(dòng)能增大C.從C到O,彈性勢(shì)能減小,動(dòng)能增大D.從O到B,彈性勢(shì)能增大,動(dòng)能增大2、在鞏固練習(xí)2中,若擺球擺過的最大角度增為原最大角度的2倍時(shí),求:1s末、2s末振子的速度為多少?說明:1.在復(fù)習(xí)機(jī)械能守恒知識(shí)的基礎(chǔ)上,應(yīng)向?qū)W生說明:在位移最大時(shí),即動(dòng)能為零時(shí),單擺的振幅最大,重力勢(shì)能最大;水平彈簧振子的振幅越大,彈性勢(shì)能越大.因此,振幅越大,振動(dòng)的能量越大.2.豎直的彈簧振子,涉及彈性勢(shì)能、重力勢(shì)能、動(dòng)能三者的轉(zhuǎn)化,不要求從能量的角度對(duì)它進(jìn)行分析.3.簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)是一種理想化模型,實(shí)際中發(fā)生的振動(dòng)都要受到阻尼的作用.如果阻尼很小,振動(dòng)物體受到的回復(fù)力大小與位移成正比,方向與位移相反,則物體的運(yùn)動(dòng)可以看作是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng).這種將實(shí)際問題理想化的方法,應(yīng)注意讓學(xué)生領(lǐng)會(huì).- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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