2020_2021学年新教材高中物理第二章机械振动3简谐运动的回复力和能量教案新人教版选择性必修第一册.doc

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1、优选简谐运动的回复力和能量【教学目标】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

2、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。【教学重点】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。【教学难点】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。-10-/10优选【教学过程】一、复习提问、新课导入前面两节课我们学习了简谐运动的规律，学习了哪些呢？这些都是从运动学的角度研究的简谐运动，那么物体简谐运动时，所受合力有何特点呢？今天我们将从另外一个角度——动力学角度研究简谐运动，并从能量观点加深对简谐运动的认识。【板书】简谐运动的回复力和能量

3、二、新课教学（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A－O－B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：使振子回到平衡位置的力。2．方向：始终指向平衡位置。3．特点：根据力的效果命名。对于水平方向的弹簧振子，回复力就是弹簧的弹力，那竖直方向上的弹簧振子振动过程中是哪个力提供了回复力呢

4、？动画展示竖直方向上的弹簧振子的运动，引导学生思考分析。师生共同分析得出：回复力可以是重力、弹力、摩擦力，还可以是几个力的合力或某个力的分力。4．来源：振动方向的合外力。-10-/10优选振子由于惯性而离开平衡位置，当振子离开平衡位置后，振子所受的回复力总是使振子回到平衡位置，这样不断地进行下去就形成了振动。振动的平衡位置O也可以说成是振动物体振动时受到的回复力为零的位置。弹簧振子振动时，不同的位置位移不同，回复力也不同，那回复力与位移又有什么关系呢？引导学生分析得出：由振动过程的分析可知，振子的位移总是相对于平衡位置而言的，即初位置是平衡位置，位移可以用振子的位置坐标x来表示

5、，方向始终从平衡位置指向振子（外侧）。回复力的方向始终指向平衡位置，因而回复力的方向与振子的位移方向始终相反。对水平方向的弹簧振子来说，回复力就是弹簧的弹力。在弹簧发生弹性形变时，弹簧振子的回复力F跟振子偏离平衡位置的位移x成正比，方向跟位移的方向总是相反。以O点为坐标原点建立坐标轴，即可得式中F为回复力，x为偏离平衡位置的位移，k是劲度系数，负号表示回复力与位移的方向总相反。5．简谐运动的动力学特征：【总结】大量理论研究表明：如果质点所受的力与它偏离平衡位置的位移大小成正比，并且总指向平衡位置，质点的运动就是简谐运动。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

6、位置，则（）A．A→O位移为负值，速度为正值B．O→B时，位移为正值，加速度为负值C．B→O时，位移为负值，速度为负值D．O→A时，位移为负值，加速度为正值（二）简谐运动的能量-10-/10优选观察振子从A→O→B→O→A的一个循环，这一循环可分为四个阶段：A→O、O→B、B→O、O→A，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。AA→OOA→OB动能势能分析：弹簧振子由A→O的变化情况分步讨论弹簧振子在从A→O运动过程中的位移、回复力、加速度、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

7、方向由O→A，随着振子不断地向O靠近，位移越来越小。②从A到O运动过程中，小球所受的回复力有什么特点？小球共受三个力：弹簧的拉力、杆的支持力和小球的重力，而重力和支持力已相互平衡，所以回复力由弹簧弹力提供。所以从A→O过程中，据胡克定律得到：物体所受的合力变小，方向指向平衡位置。-10-/10优选③从A到O运动过程中，振子的加速度方向如何？大小如何变？据牛顿第二定律得：小球从A到O运动过程中，加速度变小，方向指向平衡位置。④从A→O过程中，速度方向如何？大小如何变化？因为物体的速度方向与运动