高二物理（人教版教科版通用）-簡諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力和能量學(xué)習(xí)任務(wù)單

1、課題名稱學(xué)習(xí)任務(wù)單【學(xué)習(xí)目標(biāo)】3.能根據(jù)簡諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力與位移的關(guān)系證明簡諧運(yùn)動(dòng)4.【課前預(yù)習(xí)任務(wù)】閱讀教材，了解簡諧運(yùn)動(dòng)受到的合力與位移的關(guān)系；學(xué)習(xí)什么是回復(fù)力；學(xué)習(xí)彈簧振子在振動(dòng)過程中能量是怎么轉(zhuǎn)化的，完成教材P11表格?！菊n上學(xué)習(xí)任務(wù)】任務(wù)1.根據(jù)簡諧運(yùn)動(dòng)分析，完成表格A OO BB OO A位移x速度v合力F加速度a總結(jié)：1.觀察表格填寫結(jié)果，總結(jié)各物理量變化的特點(diǎn)。2.觀察總結(jié)合力的方向特點(diǎn)及合力與位移的關(guān)系3.利用簡諧運(yùn)動(dòng)圖像對(duì)表格中物理量的變化進(jìn)行分析任務(wù)2.請(qǐng)你分別畫出做簡諧運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)的回復(fù)力隨位移變化的圖像和回復(fù)力隨時(shí)間變化的圖像。任務(wù)3.豎直彈簧下端懸掛一小球，下拉一段距離

2、，然后松開，根據(jù)簡諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力特點(diǎn)，證明小球的運(yùn)動(dòng)是簡諧運(yùn)動(dòng)。任務(wù)4.分析彈簧振子振動(dòng)過程中的能量轉(zhuǎn)化A OO BB OO A動(dòng)能Ek勢能EP機(jī)械能E任務(wù)五：完成4道練習(xí)練習(xí)1:如圖 為某物體做簡諧運(yùn)動(dòng)的圖像，在所畫曲線的范圍內(nèi)回答下列問題。(1) 哪些時(shí)刻物體的回復(fù)力與0.4s時(shí)刻的回復(fù)力相同？(2) 哪些時(shí)刻物體的速度與0.4s時(shí)刻的速度相同？(3) 哪些時(shí)刻的動(dòng)能與0.4s時(shí)刻的動(dòng)能相同？(4) 哪些時(shí)間的加速度在減小？(5) 哪些時(shí)間的勢能在增大？答案和思路：第一問，首先，回復(fù)力相同，必須大小相同，方向也相同。而回復(fù)力與成位移正比，方向相反，所以只要和0.4s位移相同的時(shí)刻，回復(fù)力也

3、一定和0.4s時(shí)刻相同。先找到0.4s的位移，為正位移，過這一點(diǎn)的平行于x軸的直線與圖像的交點(diǎn)，位移都與0.4s相同，那么這些時(shí)刻物體的回復(fù)力就都與0.4s時(shí)刻的回復(fù)力相同。第二問，速度也是矢量，有大小和方向。0.4s時(shí)刻速度的方向。位移時(shí)間圖像的斜率表示速度，斜率的正負(fù)表示速度的方向，根據(jù)正弦曲線特點(diǎn)，與0.4秒位移大小相等的點(diǎn)斜率的絕對(duì)值都相同，所以兩條虛線與圖像的交點(diǎn)時(shí)刻物體的速度大小都是相同的，方向與0.4秒相同的點(diǎn)也就是斜率正負(fù)與0.4秒相同的點(diǎn)有0.2s、1.0s和1.2s第三問，動(dòng)能是標(biāo)量，沒有方向，只要速度大小相同，小球的動(dòng)能就相同。根據(jù)前面的分析，不難得出，虛線與圖像交點(diǎn)對(duì)應(yīng)

4、的時(shí)刻的動(dòng)能都與0.4s時(shí)刻對(duì)應(yīng)的動(dòng)能相同。最后兩問，物體在平衡位置加速度最小為零；在最大位移處加速度最大。所以只要是小球從最大位移處向平衡位置運(yùn)動(dòng)的過程加速度都在減小，所以0.1s到0.3s內(nèi)，0.5到0.7秒內(nèi)，0.9到1.1秒內(nèi)，1.3到1.5秒內(nèi)，物體的加速度都是在減小的；關(guān)于勢能，物體在平衡位置勢能為零，在最大位移處勢能最大。所以只要是從平衡位置向最大位移處運(yùn)動(dòng)，勢能都是在增大的；從圖像可以看出，0到0.1秒、0.3到0.5秒內(nèi)、0.7到0.9秒內(nèi)、1.1到1.3秒內(nèi)物體的勢能都是在增大的。練習(xí)2:做簡諧運(yùn)動(dòng)的物體，當(dāng)位移為負(fù)值時(shí)，以下說法正確的是 （ ）A速度一定為正值，加速度一定

5、為正值B速度不一定為正值，但加速度一定為正值C速度一定為負(fù)值，加速度一定為正值D速度不一定為負(fù)值，加速度一定為負(fù)值答案：B思路：利用圖像分析，圖像負(fù)半軸對(duì)應(yīng)的時(shí)刻位移均為負(fù)值，圖像的效率有時(shí)為負(fù)，有時(shí)為正，也就是速度的方向有時(shí)為正，有時(shí)為負(fù)；加速度和位移方向相反，位移為負(fù)，加速度一定為正，所以證據(jù)答案為B練習(xí)3.在簡諧運(yùn)動(dòng)中，振子每次經(jīng)過同一位置時(shí)，下列各組中描述振動(dòng)的物理量總是相同的是 （ ） A速度、加速度、動(dòng)能B加速度、回復(fù)力和位移C加速度、動(dòng)能和位移D位移、動(dòng)能、回復(fù)力答案BCD思路：借助水平彈簧振子分析這道題，假如小球每次經(jīng)過這一位置，我們發(fā)現(xiàn)，小球的速度可能向左，可能向右；而回復(fù)力

6、和加速度一定向左，位移一定向右，不難得出BCD都是對(duì)的。AB練習(xí)4.一個(gè)彈簧振子在光滑的水平面上做簡諧運(yùn)動(dòng)，其中有兩個(gè)時(shí)刻彈簧振子的彈力大小相等，但方向相反，則這兩個(gè)時(shí)刻振子的（ ） A速度一定大小相等,方向相反B加速度一定大小相等,方向相反C位移一定大小相等,但方向不一定相反D以上三項(xiàng)都不一定大小相等方向相反 答案：B思路：通過水平彈簧振子來分析，振子在這兩個(gè)時(shí)刻彈力的大小相等方向相反，則這兩個(gè)時(shí)刻位移、加速度大小相等、方向相反。而速度，大小相等，方向有時(shí)相反，比如B向O運(yùn)動(dòng)和A向O運(yùn)動(dòng)，有時(shí)相同，比如B向O運(yùn)動(dòng)和O向A運(yùn)動(dòng)。所以正確答案應(yīng)該是B；也可以通過圖像來分析【鞏固練習(xí)】1一個(gè)振動(dòng)，

7、如果回復(fù)力與偏離平衡位置的位移成正比而且方向與位移相反，就能判定它是簡諧運(yùn)動(dòng)。請(qǐng)你據(jù)此證明：把圖11.3-3中傾角為 的光滑斜面上的小球沿斜面拉下一段距離，然后松開，小球的運(yùn)動(dòng)是簡諧運(yùn)動(dòng)2. 某人想判定以下振動(dòng)是不是簡諧運(yùn)動(dòng)，請(qǐng)你陳述求證的思路（可以不做定量證明）： (1) 粗細(xì)均勻的一條木筷，下端繞幾圈鐵絲，豎直浮在較大的筒中（圖11.3-4）。把木筷往上提起一段距離后放手，木筷就在水中上下振動(dòng)； (2) 光滑圓弧面上有一個(gè)小球，把它從最低點(diǎn)移開一小段距離，放手后，小球以最低點(diǎn)為平衡位置左右振動(dòng)（圖 11.3-5）。3. 做簡諧運(yùn)動(dòng)的物體經(jīng)過A 點(diǎn)時(shí)，加速度的大小是2 m/s2，方向指向 B點(diǎn)；當(dāng)它經(jīng)過B 點(diǎn)時(shí)，加速度的大小是 3 m/s2，方向指向 A 點(diǎn)。若 AB 之間的距離是 10 cm，請(qǐng)確定它的平衡位置【鞏固練習(xí)參考答案】 mg mgsinF小球受到的回復(fù)力F回=F彈-mgsin; F彈=kx, mgsin=kx0 ,位移x=x-x0聯(lián)立以上各式可得F=kx, 由畫圖可以看出，回復(fù)力與位移方向相反，所以小球的運(yùn)