高中人教物理選擇性必修一(學案)簡諧運動的回復力和能量 - 副本

1、5/5簡諧運動的回復力和能量【學習目標】一、知識與技能1理解簡諧運動的運動規(guī)律，掌握在一次全振動過程中位移、回復力、加速度、速度變化的規(guī)律。2掌握簡諧運動回復力的特征。3對水平的彈簧振子，能定性地說明彈性勢能與動能的轉(zhuǎn)化過程。二、過程與方法1通過對彈簧振子所做簡諧運動的分析，得到有關簡諧運動的一般規(guī)律性的結(jié)論，使學生知道從個別到一般的思維方法。2分析彈簧振子振動過程中能量的轉(zhuǎn)化情況，提高學生分析和解決問題的能力。三、情感態(tài)度價值觀1通過物體做簡諧運動時的回復力和慣性之間關系的教學，使學生認識到回復力和慣性是矛盾的兩個對立面，正是這一對立面能夠使物體做簡諧運動。2簡諧運動過程中能量的相互轉(zhuǎn)化情況

2、，對學生進行物質(zhì)世界遵循對立統(tǒng)一規(guī)律觀點的滲透。【學習重點】1簡諧運動的回復力特征及相關物理量的變化規(guī)律。2對簡諧運動中能量轉(zhuǎn)化和守恒的具體分析?！緦W習難點】1物體做簡諧運動過程中位移、回復力、加速度、速度等變化規(guī)律的分析總結(jié)。2簡諧運動中能量的轉(zhuǎn)化?！緦W習過程】一、學習準備合外力F（填恒力、大小改變或方向改變）速度v（填不變、大小改變或方向改變）勻速直線運動勻變速直線運動平拋運動勻速圓周運動二、新課學習（一）簡諧運動的回復力動畫模擬展示水平方向上彈簧振子的運動情況，發(fā)現(xiàn)當把彈簧振子從它靜止的位置O拉開一小段距離到A再放開后，它會在AOB之間振動。提出問題：為什么會振動？引導學生定格分析在不同

3、時刻的位移方向及受力，進一步引導學生分析這個力的特點。引導學生分析得出：物體做機械振動時，一定受到指向中心位置的力，這個力的作用總能使物體回到中心位置，我們把這個力叫做簡諧運動的回復力。1定義：_。2方向：_。3特點：_?；貜土梢允莀，_，_，還可以是_或_。4來源：_。規(guī)律探究振子的運動AOOBBOOA位移的方向、大小彈力的方向、大小表格中是彈簧振子在一次全振動中位移和彈力的變化情況，從中可以看出位移和彈力大小的關系：_；位移和彈力方向的關系：_，即彈力的方向總是指向_。5簡諧運動的動力學特征：F=-kx式中F為_，x為偏離平衡位置的_，k是_，負號表示回復力與位移的方向_?！究偨Y(jié)】大量理

4、論研究表明：如果質(zhì)點所受的力與它偏離平衡位置的位移大小_，并且總指向_，質(zhì)點的運動就是_。課堂練習1如圖所示，是一彈簧振子，設向右方向為正，O為平衡位置，則( )AAO位移為負值，速度為正值BOB時，位移為正值，加速度為負值CBO時，位移為負值，速度為負值DOA時，位移為負值，加速度為正值（二）簡諧運動的能量觀察振子從AOBOA的一個循環(huán)，這一循環(huán)可分為四個階段：AO、OB、BO、OA，分析在這四個階段中上述各物理量的變化，并將定性分析的結(jié)論填入表格中。AAOOAOBxF、av動能勢能【總結(jié)】回復力的方向始終指向_，加速度的方向與回復力的方向_，也始終指向平衡位置?；貜土εc加速度的方向總是與位

5、移方向_。速度的方向與其它各物理量的方向間_。1簡諧運動過程中動能和勢能不斷地發(fā)生轉(zhuǎn)化。系統(tǒng)的總機械能_。2振幅越大，機械能_。3勢能Ep、動能Ek_變化。課堂練習2在簡諧運動中，振子每次經(jīng)過同一位置時，下列各組中描述振動的物理量總是相同的是（ ）A速度、加速度、動能B加速度、回復力和位移C加速度、動能和位移D位移、動能、回復力【練習反饋】1做簡諧運動的物體所需的回復力大小與物體的位移大小成_，方向總指向_，與位移方向_。2做簡諧運動的彈簧振子，當位移減小時，是_能轉(zhuǎn)化為_能；當加速度增大時，是_能轉(zhuǎn)化為_能。3一單擺正在做簡諧運動，擺長為L，擺球質(zhì)量為m，最大偏角為，若取懸點處的勢能為零，則

6、在擺動過程中擺球的最大動能為_，最大勢能為_，機械能為_。4如圖所示為一單擺做簡諧運動的圖象，在圖示時間范圍內(nèi)回答下列問題：（1）與0.4s時的位移相同所對應的時刻有：_；（2）與0.4s時的加速度相同所對應的時刻有：_；（3）與0.4s時的速度相同所對應的時刻有：_；（4）與0.4s時的動能相同所對應的時刻有：_；（5）與0.4s時的勢能相同所對應的時刻有：_。5單擺小球質(zhì)量為m，擺長為L，擺角為（5），以平衡位置處重力勢能為0，則此單擺的振幅為_，振動能量為_，擺球通過最低點時的速度為_。6一個彈簧振子做簡諧運動時，所具有的能量與下列哪個物理量是有關的（ ）A周期 B振幅 C振子質(zhì)量 D頻

7、率7自由擺動的秋千，振動的振幅越來越小，下列說法中正確的是（ ）A機械能守恒 B能量正在消失C總能量守恒，機械能減少 D只有動能和勢能的相互轉(zhuǎn)化8做簡諧運動的物體，在運動到最大位移時，具有最大值的物理量是（ ）A回復力 B速度 C動能 D勢能9關于彈簧振子做簡諧運動時的能量，下列說法正確的有（ ）A等于在平衡位置時振子的動能B等于在最大位移時彈簧的彈性勢能C等于任意時刻振子動能與彈簧彈性勢能之和D位移越大振動能量也越大10下列說法正確的有（ ）A阻尼振動就是減幅振動B實際的振動系統(tǒng)不可避免地要受到阻尼作用C阻尼振動的振幅逐漸減小，所以周期也逐漸減小D阻尼過大時，系統(tǒng)將不能發(fā)生振動11如果存在摩

8、擦和空氣阻力，那么任何物體的機械振動嚴格地講都不是簡諧運動，在振動過程中振幅、周期和機械能將（ ）A振幅減小，周期減小，機械能減小B振幅減小，周期不變，機械能減小C振幅不變，周期減小，機械能減小D振幅不變，周期不變，機械能減小12如圖所示是單擺做簡諧振動的振動圖像，可以判定（ ）A從t1到t2時間內(nèi)擺球的動能不斷增大，勢能不斷減小B從t2到t3時間內(nèi)振幅不斷增大Ct3時刻擺球處于最低點處，動能最大Dt1、t4時刻擺球的動能、動量都相同13一秒擺擺球的質(zhì)量為0.2kg，它振動到最大位移時距最低點的高度為0.4cm，它完成10次全振動回到最大位移時，距最低點的高度變?yōu)?.3cm，如果每完成10次全振動給它補充一次能量，使擺球回到原來的高度，在60s內(nèi)總共應補充多少能量？14如圖所示，