高中物理选修3－4第十一章《简谐运动的回复力和能量》

第 1 页 共 3 页新人教版高中物理选修 34 第十一章简谐运动的回复力和能量精品教案课 题 11.3 简谐运动的回复力与能量 课 型 新授课三维目标1、知识目标(1)知道振幅越大，振动的能量( 总机械能)越大；(2)对单摆，应能根据机械能守恒定律进行定量计算； (3)对水平的弹簧振子，应能定量地说明弹性势能与动能的转化； (4)知道什么是阻尼振动和阻尼振动中能量转化的情况； (5)知道在什么情况下可以把实际发生的振动看作简谐运动。2、过程方法(1)分析单摆和弹簧振子振动过程中能量的转化情况，提高学生分析和解决问题的能力； (2)通过阻尼振动的实例分析，提高处理实际问题的能力。3、情感德育目标(1)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； (2)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。 重点 重点对简谐运动中能量转化和守恒的具体分析； 难点 关于简谐运动中能量的转化。学情分析 学生对于机械能守恒定律已熟练掌握，了解了弹性势能和动能之间的关系，所以学生完全分析振动中的能量转化问题，对于其他物理量的变化规律学生也可根据已学知识自行分析。教 学 活 动 过 程【预习导引】1简谐运动的位移的物理含义是什么?怎么表示?2在弹簧振子一个周期的振动中,振子的合力怎么变化?方向有什么特点?不论在什么位置(平衡位置除外 ),物体所受合力均指向平衡位置,作用是使物体回到平衡位置,称为回复力.【建构新知】一、回复力1.意义:振动物体在振动方向的合力2.特点:F=KxK 为振动系统的振动系数，在不同的振动系统中具体含义不同。x 为质点相对平衡位置的位移，有具体学生活动学生回答预习引导的问题（4 分钟）学生阅读课本 P10-11 完成下列填空（7 分钟）1、如右图，弹簧对小球的力的大小与弹簧的伸长量成_，方向总是指向_。由于坐标原点就是平衡位置，弹簧的伸长量与小球位移的大小_,因此有_ ，式中负号的原因是_第 2 页 共 3 页方向。3振子在质点方向所受合力如果大小与振子相对平衡位置的位移成正比，方向与位移始终相反，这样的振动是简谐运动。体会：1回复力可以由振动方向的一个力充当，也可能是振动方向的合力！2垂直振动方向的受力与振动无关。思考：回复力与时间的关系？解答：如图的弹簧振子的振动为简谐运动，位移时间关系为xAsint，而回复力FKx，所以有 FKA sint= F m sint可以用不同的图像表示上述特点.二、简谐运动的能量演示：水平方向的弹簧振子：问题：已知轻质弹簧的劲度系数为 K，振幅为 A。观察振子的位移、速度、加速度、受力)A A O O O B B位移 s 速度 v 回复力 F 加速度 a 动能 势能 总能1.振子的最大速度；2.振子系统的机械能 E。3.系统的机械能（能量）在振动过程中有何特点？【知识运用】例 1、如图，轻弹簧的劲度系数 k=39.2N/m，物体 A 的_。2、简谐运动的第二种定义：如果质点所受的力与它偏离平衡位置位移的大小成_,并且总是指向_,质点的运动就是简谐运动。3、回复力的概念：简谐运动中，质点的受力方向总是指向_, 它的作用总是要把物体拉回_,所以通常把这个力称为_ 。4、回复力的性质：是根据力的_命名的；它可以是一个力，也可以是多个力的合力，还可以由某个力的分力提供。5、质点做简谐运动的条件：_。学生阅读课本 P11-12 完成下面表格。规定平衡位置向右为正方向。作为一个振动系统，弹簧振子的势能与弹簧的伸长量有关，动能与小球的速度有关。（10 分钟）1、理论上可以证明，如果不考虑摩擦等阻力造成的损耗，在弹簧振子振动的任意位置，系统的动能和势能之和是_,即简谐运动的能量是_。一旦供给系统一定的能量，使它开始振动，它就以一定的振幅永不停息地持续振动。简谐运动是一种_的振动。2、简谐运动中的能量跟_有关，_越大，振动的能量越大。将物体释放后，若只有重力或弹簧的弹力做功，则振动物体在振动过程中，_能和_能相互转化，总机械能不变。O BA第 3 页 共 3 页质量 mA=0.1kg,物体 B 的质量 mB=0.2kg，两物块间接触水平，最大静摩擦力 F=1.96N，为使两物体在光滑水平面上一起做简谐运动，它们之间不发生相对滑动，振动的最大振幅应为多大？ (答案: A=F/k=0.15m)【课堂训练】课本问题与练习 P12【回顾小结】总结：一、回复力振子在质点方向所受合力如果大小与振子相对平衡位置的位移成正比，方向与位移始终相反，这样的振动是简谐运动。二、简谐运动的能量1.简谐运动系统的机械能守恒, 动能和势能之间互相转化.2.机械能 E=EKm=EPm3.实际振动中系统机械能会不断减少,所以简谐运动是理想化的振动.4.动力学物理量周期和能量变化的周期四、课后作业: 课本中本节课后练习 1、2五.札记 拓展：