高中物理113简谐运动回复力和能量教案新人教版34

11.3简谐运动的答复力和能量【教课目的】（一）知识与技术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、答复力、加快度、速度变化的规律。2、掌握简谐运动答复力的特色。3、对水平的弹簧振子，能定量地说明弹性势能与动能的转变。（二）过程与方法1、经过对弹簧振子所做简谐运动的剖析，获得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想方法。2、剖析弹簧振子振动过程中能量的转变状况，提升学生剖析和解决问题的能力。（三）感情、态度与价值观1、经过物体做简谐运动时的答复力和惯性之间关系的教课，使学生认识到答复力和惯性是矛盾的两个对峙面，正是这一对峙面能够使物体做简谐运动。2、简谐运动过程中能量的互相转变状况，对学生进行物质世界按照对峙一致规律看法的浸透。【教课要点】1、简谐运动的答复力特色及有关物理量的变化规律。2、对简谐运动中能量转变和守恒的详细剖析。【教课难点】1、物体做简谐运动过程中位移、答复力、加快度、速度等变化规律的剖析总结。2、对于简谐运动中能量的转变。【教课方法】实验演示、议论与概括、推导与列表对照、多媒体模拟展现【教课器具】CAI课件、水平弹簧振子【教课过程】（一）引入新课教师：前面两节课我们从运动学的角度研究了简谐运动的规律，不波及它所受的力。我们已知道：物体静止或匀速直线运动，所受协力为零；物体匀变速直线运动，所受协力为大小和方向都不变的恒力；物体匀速圆周运动，所受协力大小不变，方向总指向圆心。那么物体简谐运动时，所受协力有何特色呢？这节课我们就来学习简谐运动的动力学特色。（二）进行新课1．简谐运动的答复力（1）振动形成的原由（以水平弹簧振子为例）问题：（如下图）当把振子从它静止的地点O拉开一小段距离到A再松开后，它为何会在A－O－A＇之间振动呢？剖析：物体做机械振动时，必定遇到指向中心地点的力，这个力的作用总能使物体回到中心地点，这个力叫答复力。答复力是依据力的成效命名的，对于水平方向的弹簧振子，它是弹力。

OA′FAF①答复力：振动物体遇到的总能使振动物体回到均衡地点，且一直指向均衡地点的力，叫答复力。答复力是依据力的作用成效命名的，不是什么新的性质的力，能够是重力、弹力或摩擦力，或几个力的协力，或某个力的分力等。振动物体的均衡地点也可说成是振动物体振动时遇到的答复力为零的地点。②形成原由：振子走开均衡地点后，答复力的作用使振子回到均衡地点，振子的惯性使振子走开均衡地点。2）简谐运动的力学特色问题：弹簧振子振动时，答复力与位移是什么关系？剖析：由振动过程的剖析可知，振子的位移老是相对于均衡地点而言的，即初地点是平衡地点，位移能够用振子的地点坐标x来表示，方向一直从均衡地点指向外侧。答复力的方向一直指向均衡地点，因此答复力的方向与振子的位移方向一直相反。对水平方向的弹簧振子来说，答复力就是弹簧的弹力。在弹簧发生弹性形变时，弹簧振子的答复力F跟振子偏离均衡地点的位移x成正比，即F=-kx式中F为答复力，x为偏离均衡地点的位移，k是劲度系数，负号表示答复力与位移的方向总相反。理论研究表示，假如质点所受的力与它偏离均衡地点的位移大小成正比，而且总指向均衡地点，质点的运动就是简谐运动。做简谐运动的质点，答复力总知足F=-kx的形式。式中k是比率常数。这就是简谐运动的动力学特色。2．简谐运动的能量振动拥有周期性和重复性，

在振动过程中，有关物理量的变化状况剖析，

只要剖析一个循环即可。（用

CAI课件模拟弹簧振子的振动，分别显示剖析

x、F、a、v、Ek、Ep、E的变化状况）察看振子从

A→O→A＇→O→A的一个循环，这一循环可分为四个阶段：

A→O、O→A＇、A＇O、O→A，剖析在这四个阶段中上述各物理量的变化，并将定性剖析的结论填入表格中。剖析：弹簧振子由A→O的变化状况分步议论弹簧振子在从A→O运动过程中的位移、答复力、加快度、速度、动能、势能和总能量的变化规律。①从A到O运动中，位移的方向如何?大小如何变化?由A到O运动过程中，位移方向由→，跟着振子不停地向凑近，位移愈来愈小。OAO②从A到O运动过程中，小球所受的答复力有什么特色?小球共受三个力：弹簧的拉力、杆的支持力和小球的重力，而重力和支持力已互相均衡，所以答复力由弹簧弹力供给。所以从A→O过程中，据胡克定律获得：物体所受的协力变小，方向指向均衡地点。③从A到O运动过程中，振子的加快度方向如何?大小如何变?据牛顿第二定律得，小球从A到O运动过程中，加快度变小，方向指向均衡地点。④从A→O过程中，速度方向如何?大小如何变化?由于物体的速度方向与运动方向一致，从A到O运动过程中，速度方向是从A→。随O着振子不停地向O凑近，弹簧势能转变为动能，所以小球的速度愈来愈大。（⑤从A→O过程中，动量方向如何?大小如何变化?动量方向与速度的方向同样，大小与速度大小成正比，所以从A到O运动过程中，动量方向是从A→O。大小变化是愈来愈大。）⑥从A→O过程中，动能大小如何变化?动能是标量，从A→O，大小变化是愈来愈大。⑦从A→O过程中，势能大小如何变化?势能是标量，从A→O，大小变化是愈来愈小。⑧从A→O过程中，总能量大小如何变化?因不考虑各样阻力，因此振动系统的总能量守恒。（让学生议论剖析振子从O→A′，从A′→O，从O→A的运动状况，要修业生填写表格，并检查所填内容能否正确）振子的运动→→′′→→AOOAAOOA对O点位移的方向如何？大小如向右向左向左向右何变化？减小增大减小增大答复力的方向如何？大小如何变向左向右向右向左化？减小增大减小增大加快度的方向如何？大小如何变向左向右向右向左化？减小增大减小增大速度的方向如何？大小如何变向左向左向右向右化？增大减小增大减小振子的动能增大减小增大减小弹簧的势能减小增大减小增大系统总能量不变不变不变不变总结：答复力的方向一直指向均衡地点，加快度的方向与答复力的方向同样，也一直指向均衡地点。答复力与加快度的方向老是与位移方向相反。速度方向与位移方向有时一致，有时相反；速度方向与答复力、加快度的方向也是有时一致，有时相反。因此速度的方向与其余各物理量的方向间没有必定联系。在四个阶段中，x、F、a、v、Ek、Ep、E的大小变化可分为两组，x、F、a、Ep为一组，v、Ek为另一组，每组中各量的变化步伐一致，两组间的变化步伐相反。整个过程中总能量保持不变。当物体向着均衡地点运动时，a、v同向，振子做变加快运动，此时x↓↓↓p↓v↑k↑FaEE当物体远离均衡地点运动时，a、v反向，振子做变减速运动，此时x↑F↑a↑Ep↑v↓Ek↓在均衡地点的双侧，距均衡地点等距离的点，各量的大小对应相等，振子的运动拥有对称性。在上述各量中矢量变化的周期是标量变化周期的两倍。特别说明：以上剖析是在忽视摩擦等阻力的条件下进行的。实质的运动都拥有必定的能量消耗，稳固练习1、做简谐运动的质点经过均衡地点时，拥有最大值的物理量是_________。A．加快度B．速度C．位移D．动能Ｅ．答复力Ｆ．势能（参照答案：BD）2、以下说法中正确的选项是（A）A．弹簧振子的运动是简谐运动B．简谐运动就是指弹簧振子的运动C．简谐运动是匀变速直线运动D．简谐运动是机械运动中最基本最简单的一种3、对于做简谐运动物体的说法正确的选项是（CD）A．加快度与位移方向有时同样，有时相反B．速度方向与加快度有时同样，有时相反C．速度方向与位移方向有时同样，有时相反D．加快度方向老是与位移方向相反4、做简谐运动的物体，当位移为负值时，以下说法正确的选项是（B）A．速度必定为正当，加快度必定为正当B．速度不必定为正当，但加快度必定为正当C．速度必定为负值，加快度必定为正当D．速度不必定为负值，加快度必定为负值5、在简谐运动中，振子每次经过同一地点时，以下各组中描绘振动的物理量老是同样的是（B）A．速度、加快度、动量和动能B．加快度、动能、答复力和位移C．加快度、动量、动能和位移D．位移、动能、动量和答复力6、当一弹簧振子在竖直方向上做简谐运动时，以下说法正确的选项是（CD）A．振子在振动过程中，速度同样时，弹簧的长度必定相等B．振子从最低点向均衡地点运动过程中，弹簧弹力一直做负功C．振子在振动过程中的答复力由弹簧的弹力和振子的重力的协力供给D．振子在振动过程中，系统的机械能必定守恒7、对于弹簧振子做简谐运动时的能量，以下说法正确的有（ABC）A．等于在均衡地点时振子的动能B．等于在最大位移时弹簧的弹性势能C．等于随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（三）讲堂总结、评论本节课学习了简谐运动的动力学特色和简谐运动的能量。简谐运动是在与位移大小成正比，而且方向总指向均衡地点的答复力作用下的振动。做简谐运动的质点，答复力总知足F=-kx的形式。式中k是比率常数。简谐运动系统的动能和势能互相转变，机械能守恒。（四）课余作业达成

P13“问题与练习”的题目。附：教材剖析本节学习的要点是使学生掌握简谐运动的答复力特色及有关物理量的变化规律。的特色是形成加快度、速度、位移等物理量周期性变化的原由。弹簧振子振