高中物理 11.3《簡諧運(yùn)動的回復(fù)力和能量》新人教 選修3

11.3《簡諧運(yùn)動的

回復(fù)力和能量》.教學(xué)目標(biāo)

一、知識目標(biāo)1.知道振幅越大，振動的能量(總機(jī)械能)越大；2.對單擺，應(yīng)能根據(jù)機(jī)械能守恒定律進(jìn)行定量計(jì)算；3.對水平的彈簧振子，應(yīng)能定量地說明彈性勢能與動能的轉(zhuǎn)化；4.知道簡諧運(yùn)動的回復(fù)力特點(diǎn)及回復(fù)力的來源。5.知道在什么情況下可以把實(shí)際發(fā)生的振動看作簡諧運(yùn)動。二、能力目標(biāo)1.分析單擺和彈簧振子振動過程中能量的轉(zhuǎn)化情況，提高學(xué)生分析和解決問題的能力。2.通過阻尼振動的實(shí)例分析，提高處理實(shí)際問題的能力。.

三、德育目標(biāo)1.簡諧運(yùn)動過程中能量的相互轉(zhuǎn)化情況，對學(xué)生進(jìn)行物質(zhì)世界遵循對立統(tǒng)一規(guī)律觀點(diǎn)的滲透。2.振動有多種不同類型說明各種運(yùn)動形式都是普遍性下的特殊性的具體體現(xiàn)?！窘虒W(xué)重點(diǎn)】1.對簡諧運(yùn)動中能量轉(zhuǎn)化和守恒的具體分析。2.什么是阻尼振動?！窘虒W(xué)難點(diǎn)】關(guān)于簡諧運(yùn)動中能量的轉(zhuǎn)化。.一、機(jī)械振動1.定義:物體在平衡位置附近所做的往復(fù)運(yùn)動.2.特點(diǎn):對稱性;周期性.二、彈簧振子模型

1.小球看成質(zhì)點(diǎn);2.忽略彈簧質(zhì)量;3.忽略阻力.三、振動圖像(x--t圖象)橫坐標(biāo)t—時間;縱坐標(biāo)x—偏離平衡位置的位移.復(fù)習(xí)：簡諧運(yùn)動及其描述位移x:總是從平衡位置指向振子位置..4、特征值法:振幅;周期、頻率;相位.強(qiáng)弱；快慢;步調(diào).四、簡諧運(yùn)動的描述

1、定義法:位移隨時間按正弦規(guī)律變化.3、圖象法:是正弦曲線.2、公式法：復(fù)習(xí)：簡諧運(yùn)動及其描述.思考1:彈簧振子為什么會做往復(fù)運(yùn)動?答:1.存在力;慣性.思考2:這個力有什么特點(diǎn)?2.總是指向平衡位置..1.定義:振動物體受到的總是指向平衡位置的力.

一、簡諧運(yùn)動的回復(fù)力回復(fù)力是按力的作用效果命名的.2.來源:物體在振動方向上的合力..3.公式:“-”表示回復(fù)力方向始終與位移方向相反.(胡克定律)k----彈簧的勁度系數(shù)(常量)x----振子離開平衡位置的位移,簡稱位移,方向總是背離平衡位置.(1)大小:

一、簡諧運(yùn)動的回復(fù)力(2)方向:總是指向平衡位置..如果質(zhì)點(diǎn)所受的回復(fù)力與它偏離平衡位置的位移大小成正比，并且總是指向平衡位置(即與位移方向相反),質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動就是簡諧運(yùn)動.即回復(fù)力滿足F=-kx

的運(yùn)動就是簡諧運(yùn)動.

注意：對一般的簡諧運(yùn)動,由于回復(fù)力不一定是彈簧的彈力,所以k不一定是勁度系數(shù)而是回復(fù)力與位移的比例系數(shù).

一、簡諧運(yùn)動的回復(fù)力4.簡諧運(yùn)動的動力學(xué)特點(diǎn).5.簡諧運(yùn)動的運(yùn)動學(xué)特點(diǎn)

一、簡諧運(yùn)動的回復(fù)力.

如圖所示，某一時刻彈簧振子的小球運(yùn)動到平衡位置右側(cè)，距平衡位置0點(diǎn)3cm處的B點(diǎn)，已知小球的質(zhì)量為1kg，小球離開平衡位置的最大距離為5cm，彈簧的勁度系數(shù)為200N/m，求：(1)最大回復(fù)力的大小是多少？(2)在B點(diǎn)時小球受到的回復(fù)力的大小和方向？(3)此時小球的加速度大小和方向？(4)小球的運(yùn)動方向怎樣？思考OB.BB→O

OCCOOO→B位移x大小

方向

回復(fù)力F大小

方向

加速度a大小

方向

速度v大小

方向

O→C最大向右向左向右最大向左最大向右0減小增大減小向左減小減小增大向右向右向右000最大向右增大增大向左向右增大向左減小向右最大向右最大向左最大向左0減小向右減小減小向左向左增大向左000最大向左增大增大向右向左振物理量變化規(guī)律子位置簡諧運(yùn)動中振子的受力及運(yùn)動情況分析.(1)當(dāng)物體從最大位移處向平衡位置運(yùn)動時，由于v與a的方向一致，物體做加速度越來越小的加速運(yùn)動。(2)當(dāng)物體從平衡位置向最大位移處運(yùn)動時，由于v與a的方向相反，物體做加速度越來越大的減速運(yùn)動。簡諧運(yùn)動的加速度大小和方向都隨時間做周期性的變化，所以

簡諧運(yùn)動是變加速運(yùn)動..思考：在簡諧運(yùn)動過程中，振子能量變化情況如何?AA→O

OBBOOO→A動能勢能總能O→B振物理量變化規(guī)律子位置.二.簡諧運(yùn)動的能量.思考：在簡諧運(yùn)動過程中，振子能量變化情況如何？AA→O

OBBOOO→A動能0增大最大減小0增大最大減小勢能最大減小0增大最大減小0增大總能不變O→B振物理量變化規(guī)律子位置.二.簡諧運(yùn)動的能量簡諧運(yùn)動的能量由勁度系數(shù)和振幅決定.勁度系數(shù)越大,振幅越大，振動的能量越大.

簡諧運(yùn)動中動能和勢能在發(fā)生相互轉(zhuǎn)化，但機(jī)械能的總量保持不變，即機(jī)械能守恒..3簡諧運(yùn)動的回復(fù)力和能量小結(jié)

一、簡諧運(yùn)動的回復(fù)力F=-kx1.回復(fù)力:振動物體受到的總是指向平衡位置的力.是物體在振動方向上的合外力.二.簡諧運(yùn)動的能量

簡諧運(yùn)動中動能和勢能在發(fā)生相互轉(zhuǎn)化，但機(jī)械能的總量保持不變，即機(jī)械能守恒.2.簡諧運(yùn)動動力學(xué)特點(diǎn)：運(yùn)動學(xué)特點(diǎn)：.判斷物體是否做簡諧運(yùn)動的方法：(1)運(yùn)動學(xué)法：振動圖像;(2)動力學(xué)法：F=-

kx.思考題：豎直方向振動的彈簧振子所做的振動是簡諧運(yùn)動嗎?.證明:

豎直懸掛的彈簧振子做簡諧運(yùn)動證明步驟：1.找平衡位置0;2.找回復(fù)力F;3.找F、x大小關(guān)系;4.找F、x方向關(guān)系..證明:平衡狀態(tài)時有:

mg=-kx0

當(dāng)向下拉動x長度時彈簧所受的

合外力為

F=-k(x+x0)+mg

=-kx-kx0+mg

=-kx

(符合簡諧運(yùn)動的公式).例1:做簡諧運(yùn)動的物體，當(dāng)位移為負(fù)值時，以下說法正確的是（）A.速度一定為正值，加速度一定為正值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B.例2:在簡諧運(yùn)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(fù)力和位移C．加速度、動能和位移D．位移、動能、回復(fù)力BCD.例3:當(dāng)一彈簧振子在豎直方向上做簡諧運(yùn)動時，下列說法正確的（）

A．振子在振動過程中，速度相同時，彈簧的長度一定相等B．振子從最低點(diǎn)向平衡位置運(yùn)動過程中，彈簧彈力始終做負(fù)功C．振子在振動過程中的回復(fù)力由彈簧的彈力和振子的重力的合力提供D．振子在振動過程中，系統(tǒng)的機(jī)械能一定守恒CD.例4:關(guān)于彈簧振子做簡諧運(yùn)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

ABC.例5:如圖是質(zhì)點(diǎn)做簡諧振動的圖像,由此可知:A．t=0時，質(zhì)點(diǎn)的位移、速度均為零B．t=1s時，質(zhì)點(diǎn)的位移為正向最大，速度為零，加速度為負(fù)向最大C．t=2s時，質(zhì)點(diǎn)的位移為零，速度為負(fù)向最大值，加速度為零D．質(zhì)點(diǎn)的振幅為5cm，周期為2sBC.練1:作簡諧運(yùn)動的物體，當(dāng)它每次經(jīng)過同一位置時，一定相同的物理量是（）A.速度B.位移C.回復(fù)力D.加速度BCD.練2:彈簧振子作簡諧運(yùn)動時，以下說法正確的是()A．振子通過平衡位置時，回復(fù)力一定為零B．振子做減速運(yùn)動，加速度卻在增大C．振子向平衡位置運(yùn)動時,加速度方向與速度方向相反D．振子遠(yuǎn)離平衡位置運(yùn)動時,加速度方向與速度方向相反ABD.練3:如圖所示,是一彈簧振子,設(shè)向右方向?yàn)檎?0為平衡位置，則()A．A→0位移為負(fù)值，速度為正值B．0→B時,位移為正值,加速度為負(fù)值C．B→0時,位移為負(fù)值,速度為負(fù)值D．0→A時,位移為負(fù)值,加速度為正值A(chǔ)BD.練4:一個彈簧振子在光滑的水平面上做簡諧運(yùn)動,其中有兩個時刻彈簧振子的彈力大小相等,但方向相反,則這兩個時刻振子的()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

B..9、靜夜四無鄰，荒居舊業(yè)貧。。2023/2/32023/2/3Friday,February3,202310、雨中黃葉樹，燈下白頭人。。2023/2/32023/2/32023/2/32/3/20234:23:35PM11、以我獨(dú)沈久，愧君相見頻。。2023/2/32023/2/32023/2/3Feb-2303-Feb-2312、故人江海別，幾度隔山川。。2023/2/32023/2/32023/2/3Friday,February3,202313、乍見翻疑夢，相悲各問年。。2023/2/32023/2/32023/2/32023/2/32/3/202314、他鄉(xiāng)生白發(fā)，舊國見青山。。03二月20232023/2/32023/2/32023/2/315、比不了得就不比，得不到的就不要。。。二月232023/2/32023/2/32023/2/32/3/202316、行動出成果，工作出財(cái)富。。2023/2/32023/2/303February202317、做前，能夠環(huán)視四周；做時，你只能或者最好沿著以腳為起點(diǎn)的射線向前。。2023/2/32023/2/32023/2/32023/2/39、沒有失敗，只有暫時停止成功！。2023/2/32023/2/3Friday,February3,202310、很多事情努力了未必有結(jié)果，但是不努力卻什么改變也沒有。。2023/2/32023/2/32023/2/32/3/20234:23:35PM11、成功就是日復(fù)一日那一點(diǎn)點(diǎn)小小努力的積累。。2023/2/32023/2/32023/2/3Feb-2303-Feb-2312、世間成事，不求其絕對圓滿，留一份不足，可得無限完美。。2023/2/32023/2/32023/2/3Friday,February3,202313、不知香積寺，數(shù)里入云峰。。2023/2/32023/2/32023/2/32023/2/32/3/202314、意志堅(jiān)強(qiáng)的人能把世界放在手中像泥塊一樣任意揉捏。03二月20232023/2/32023/2/32023/2/315、楚塞三湘接，荊門九派通。。。二月232023/2/32023/2/32023/2/32/3/202316、少年十五二十時，步行奪得胡馬騎。。2023/2/32023/2/303February202317、空山新雨后，天氣晚來秋。。2023/2/32023/2/32023/2/32023/2/39、楊柳散和風(fēng)，青山澹吾慮。。2023/2/32023/2/3Friday,February3,202310、閱讀一切好書如同和過去最杰出的人談話。2023/2/32023/2/32023/2/32/3/20234:23:35PM11、越是沒有本領(lǐng)的就越加自命不凡。20