高中人教物理选择性必修一(学案)简谐运动的回复力和能量 - 副本

1、5/5简谐运动的回复力和能量【学习目标】一、知识与技能1理解简谐运动的运动规律，掌握在一次全振动过程中位移、回复力、加速度、速度变化的规律。2掌握简谐运动回复力的特征。3对水平的弹簧振子，能定性地说明弹性势能与动能的转化过程。二、过程与方法1通过对弹簧振子所做简谐运动的分析，得到有关简谐运动的一般规律性的结论，使学生知道从个别到一般的思维方法。2分析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。三、情感态度价值观1通过物体做简谐运动时的回复力和惯性之间关系的教学，使学生认识到回复力和惯性是矛盾的两个对立面，正是这一对立面能够使物体做简谐运动。2简谐运动过程中能量的相互转化情况

2、，对学生进行物质世界遵循对立统一规律观点的渗透。【学习重点】1简谐运动的回复力特征及相关物理量的变化规律。2对简谐运动中能量转化和守恒的具体分析。【学习难点】1物体做简谐运动过程中位移、回复力、加速度、速度等变化规律的分析总结。2简谐运动中能量的转化。【学习过程】一、学习准备合外力F（填恒力、大小改变或方向改变）速度v（填不变、大小改变或方向改变）匀速直线运动匀变速直线运动平抛运动匀速圆周运动二、新课学习（一）简谐运动的回复力动画模拟展示水平方向上弹簧振子的运动情况，发现当把弹簧振子从它静止的位置O拉开一小段距离到A再放开后，它会在AOB之间振动。提出问题：为什么会振动？引导学生定格分析在不同

3、时刻的位移方向及受力，进一步引导学生分析这个力的特点。引导学生分析得出：物体做机械振动时，一定受到指向中心位置的力，这个力的作用总能使物体回到中心位置，我们把这个力叫做简谐运动的回复力。1定义：_。2方向：_。3特点：_。回复力可以是_，_，_，还可以是_或_。4来源：_。规律探究振子的运动AOOBBOOA位移的方向、大小弹力的方向、大小表格中是弹簧振子在一次全振动中位移和弹力的变化情况，从中可以看出位移和弹力大小的关系：_；位移和弹力方向的关系：_，即弹力的方向总是指向_。5简谐运动的动力学特征：F=-kx式中F为_，x为偏离平衡位置的_，k是_，负号表示回复力与位移的方向_。【总结】大量理

4、论研究表明：如果质点所受的力与它偏离平衡位置的位移大小_，并且总指向_，质点的运动就是_。课堂练习1如图所示，是一弹簧振子，设向右方向为正，O为平衡位置，则( )AAO位移为负值，速度为正值BOB时，位移为正值，加速度为负值CBO时，位移为负值，速度为负值DOA时，位移为负值，加速度为正值（二）简谐运动的能量观察振子从AOBOA的一个循环，这一循环可分为四个阶段：AO、OB、BO、OA，分析在这四个阶段中上述各物理量的变化，并将定性分析的结论填入表格中。AAOOAOBxF、av动能势能【总结】回复力的方向始终指向_，加速度的方向与回复力的方向_，也始终指向平衡位置。回复力与加速度的方向总是与位

5、移方向_。速度的方向与其它各物理量的方向间_。1简谐运动过程中动能和势能不断地发生转化。系统的总机械能_。2振幅越大，机械能_。3势能Ep、动能Ek_变化。课堂练习2在简谐运动中，振子每次经过同一位置时，下列各组中描述振动的物理量总是相同的是（ ）A速度、加速度、动能B加速度、回复力和位移C加速度、动能和位移D位移、动能、回复力【练习反馈】1做简谐运动的物体所需的回复力大小与物体的位移大小成_，方向总指向_，与位移方向_。2做简谐运动的弹簧振子，当位移减小时，是_能转化为_能；当加速度增大时，是_能转化为_能。3一单摆正在做简谐运动，摆长为L，摆球质量为m，最大偏角为，若取悬点处的势能为零，则

6、在摆动过程中摆球的最大动能为_，最大势能为_，机械能为_。4如图所示为一单摆做简谐运动的图象，在图示时间范围内回答下列问题：（1）与0.4s时的位移相同所对应的时刻有：_；（2）与0.4s时的加速度相同所对应的时刻有：_；（3）与0.4s时的速度相同所对应的时刻有：_；（4）与0.4s时的动能相同所对应的时刻有：_；（5）与0.4s时的势能相同所对应的时刻有：_。5单摆小球质量为m，摆长为L，摆角为（5），以平衡位置处重力势能为0，则此单摆的振幅为_，振动能量为_，摆球通过最低点时的速度为_。6一个弹簧振子做简谐运动时，所具有的能量与下列哪个物理量是有关的（ ）A周期 B振幅 C振子质量 D频

7、率7自由摆动的秋千，振动的振幅越来越小，下列说法中正确的是（ ）A机械能守恒 B能量正在消失C总能量守恒，机械能减少 D只有动能和势能的相互转化8做简谐运动的物体，在运动到最大位移时，具有最大值的物理量是（ ）A回复力 B速度 C动能 D势能9关于弹簧振子做简谐运动时的能量，下列说法正确的有（ ）A等于在平衡位置时振子的动能B等于在最大位移时弹簧的弹性势能C等于任意时刻振子动能与弹簧弹性势能之和D位移越大振动能量也越大10下列说法正确的有（ ）A阻尼振动就是减幅振动B实际的振动系统不可避免地要受到阻尼作用C阻尼振动的振幅逐渐减小，所以周期也逐渐减小D阻尼过大时，系统将不能发生振动11如果存在摩

8、擦和空气阻力，那么任何物体的机械振动严格地讲都不是简谐运动，在振动过程中振幅、周期和机械能将（ ）A振幅减小，周期减小，机械能减小B振幅减小，周期不变，机械能减小C振幅不变，周期减小，机械能减小D振幅不变，周期不变，机械能减小12如图所示是单摆做简谐振动的振动图像，可以判定（ ）A从t1到t2时间内摆球的动能不断增大，势能不断减小B从t2到t3时间内振幅不断增大Ct3时刻摆球处于最低点处，动能最大Dt1、t4时刻摆球的动能、动量都相同13一秒摆摆球的质量为0.2kg，它振动到最大位移时距最低点的高度为0.4cm，它完成10次全振动回到最大位移时，距最低点的高度变为0.3cm，如果每完成10次全振动给它补充一次能量，使摆球回到原来的高度，在60s内总共应补充多少能量？14如图所示，