簡諧運(yùn)動的恢復(fù)力

1、 我們學(xué)過哪些運(yùn)動及其受力如何？我們學(xué)過哪些運(yùn)動及其受力如何？直線和曲線直線和曲線導(dǎo)入新課導(dǎo)入新課運(yùn)動運(yùn)動受力特點(diǎn)受力特點(diǎn)力大小變化情況力大小變化情況與速度的方向關(guān)系與速度的方向關(guān)系勻速直線運(yùn)動勻速直線運(yùn)動勻變速直線運(yùn)動勻變速直線運(yùn)動勻變速曲線運(yùn)動勻變速曲線運(yùn)動勻速圓周運(yùn)動勻速圓周運(yùn)動0合FmaF合F F合合的方向與速度的方向與速度在一條直線上在一條直線上maF合F F合合的方向與速度的方向與速度方向有一夾角方向有一夾角RvmF2合F F合合的方向與速度的方向與速度方向始終垂直方向始終垂直說明：說明： 物體的運(yùn)動跟它的受力有關(guān)，振動的受力有何物體的運(yùn)動跟它的受力有關(guān)，振動的受力有何特點(diǎn)呢？特點(diǎn)

2、呢？1. 理解回復(fù)力的概念理解回復(fù)力的概念 2. 理解簡諧運(yùn)動中位移、速度、回復(fù)力理解簡諧運(yùn)動中位移、速度、回復(fù)力和加速度的變化規(guī)律和加速度的變化規(guī)律 3. 理解水平彈簧振子中動能、勢能及總理解水平彈簧振子中動能、勢能及總能量的變化規(guī)律能量的變化規(guī)律知識與能力知識與能力: :教學(xué)目標(biāo)教學(xué)目標(biāo) 1.會分析簡諧運(yùn)動中位移、速度、回會分析簡諧運(yùn)動中位移、速度、回復(fù)力和加速度的變化規(guī)律復(fù)力和加速度的變化規(guī)律 2.會分析水平彈簧振子中動能、勢能會分析水平彈簧振子中動能、勢能及總能量的變化規(guī)律及總能量的變化規(guī)律過程與方法過程與方法: 1.通過對受力和能量轉(zhuǎn)化的研究來通過對受力和能量轉(zhuǎn)化的研究來提高學(xué)生的分

3、析能力提高學(xué)生的分析能力2.培養(yǎng)熱愛生活的情趣培養(yǎng)熱愛生活的情趣情感、態(tài)度與價值觀：情感、態(tài)度與價值觀：用動力學(xué)及能量觀點(diǎn)來分析簡諧運(yùn)動用動力學(xué)及能量觀點(diǎn)來分析簡諧運(yùn)動對回復(fù)力的理解及振動形成原因的認(rèn)識對回復(fù)力的理解及振動形成原因的認(rèn)識重點(diǎn)重點(diǎn)難點(diǎn)難點(diǎn)教學(xué)重難點(diǎn)教學(xué)重難點(diǎn)3、簡諧運(yùn)動的能量、簡諧運(yùn)動的能量1、簡諧運(yùn)動的回復(fù)力、簡諧運(yùn)動的回復(fù)力 2、簡諧運(yùn)動中的各個物理量變化規(guī)律、簡諧運(yùn)動中的各個物理量變化規(guī)律本節(jié)導(dǎo)航本節(jié)導(dǎo)航觀察彈簧振子的運(yùn)動，彈簧振子為觀察彈簧振子的運(yùn)動，彈簧振子為什么這樣運(yùn)動？什么這樣運(yùn)動？ 想一想想一想 振子到達(dá)平衡位置時，由于慣性振子到達(dá)平衡位置時，由于慣性繼續(xù)運(yùn)動。振

4、子離開平衡位置，由于繼續(xù)運(yùn)動。振子離開平衡位置，由于彈簧對它有指向平衡位置的力而作加彈簧對它有指向平衡位置的力而作加速或減速運(yùn)動。速或減速運(yùn)動。振動形成原因：振動形成原因： 1. 回復(fù)力：回復(fù)力：物體所受的力方向總是物體所受的力方向總是指向平衡位置，指向平衡位置，使物體回到平衡位置的力。使物體回到平衡位置的力。一、簡諧運(yùn)動的回復(fù)力一、簡諧運(yùn)動的回復(fù)力怎樣理解回復(fù)力這個概念？怎樣理解回復(fù)力這個概念？（1 1）回復(fù)力是產(chǎn)生振動的必要條件。）回復(fù)力是產(chǎn)生振動的必要條件。（2 2）提供回復(fù)力的可以是某個力，也可以是）提供回復(fù)力的可以是某個力，也可以是某個力的分力，還可以是幾個力的合力。某個力的分力，還

5、可以是幾個力的合力。 2. 振動的位移（振動的位移（x）F= k x 回復(fù)力回復(fù)力勁度系數(shù)勁度系數(shù)位移位移方向由平衡位置起背離平衡位置。回復(fù)方向由平衡位置起背離平衡位置。回復(fù)力的方向與振子的位移方向始終相反。力的方向與振子的位移方向始終相反。 物體在跟偏離平衡位置的位物體在跟偏離平衡位置的位移大小成正比，并且總指向移大小成正比，并且總指向平衡位置的回復(fù)力作用下振平衡位置的回復(fù)力作用下振動。動。3. 簡諧運(yùn)動：簡諧運(yùn)動：F= kx回復(fù)力回復(fù)力位移位移比例系數(shù)比例系數(shù)（“”表示回復(fù)力與位移的方向相反）表示回復(fù)力與位移的方向相反）音叉的振動可以看成是簡諧運(yùn)動音叉的振動可以看成是簡諧運(yùn)動 在勁度系數(shù)為

6、在勁度系數(shù)為k，原長為，原長為L0的固定于一點(diǎn)的固定于一點(diǎn)的彈簧下端掛一質(zhì)量為的彈簧下端掛一質(zhì)量為m的小物塊，釋放后小的小物塊，釋放后小物塊做上下振動，此時彈簧沒有超出彈性限度，物塊做上下振動，此時彈簧沒有超出彈性限度，小木塊的振動是簡諧運(yùn)動嗎？小木塊的振動是簡諧運(yùn)動嗎？ 如圖所示，振子的平衡位如圖所示，振子的平衡位置為置為o，向下方向?yàn)檎较?，向下方向?yàn)檎较颍藭r彈簧的形變?yōu)榇藭r彈簧的形變?yōu)閤0，根據(jù)胡，根據(jù)胡克定律及平衡條件有克定律及平衡條件有 mg-kx0=0 當(dāng)振子向下偏離平衡位置當(dāng)振子向下偏離平衡位置為為x時，回復(fù)力（即合外力）時，回復(fù)力（即合外力）為：為： F=mg-k(x0+x

7、) 兩式聯(lián)立可以得兩式聯(lián)立可以得F=-kx，物體振動時的回復(fù)力符合簡諧物體振動時的回復(fù)力符合簡諧運(yùn)動的條件。運(yùn)動的條件。 即豎直方向的彈簧振子是即豎直方向的彈簧振子是簡諧運(yùn)動。簡諧運(yùn)動。x0o正正方方向向判斷是否做簡諧運(yùn)動的依據(jù)判斷是否做簡諧運(yùn)動的依據(jù)F= kx 歸納歸納簡諧運(yùn)動的運(yùn)動規(guī)律簡諧運(yùn)動的運(yùn)動規(guī)律加速度加速度mkxmFa 加速度隨位移的變化而變化，所以簡加速度隨位移的變化而變化，所以簡諧運(yùn)動是一種非勻變速運(yùn)動。諧運(yùn)動是一種非勻變速運(yùn)動。速度：速度： 簡諧運(yùn)動是變加速運(yùn)動，在平衡位置處簡諧運(yùn)動是變加速運(yùn)動，在平衡位置處速度最大，在最大位移處速度為零。速速度最大，在最大位移處速度為零。速

8、度的變化也具有周期性。度的變化也具有周期性。二、簡諧運(yùn)動中各個物理量變化規(guī)律二、簡諧運(yùn)動中各個物理量變化規(guī)律請觀看彈簧振子的振動hkjk物理量物理量變化過程變化過程BB到到OOO到到AAA到到OOO到到BB位移位移（x）方向方向大小大小變化變化回復(fù)力回復(fù)力（F）加速度加速度（a）方向方向大小大小變化變化速度速度（v）方向方向大小大小變化變化最大最大最大最大向右向右向左向左向右向右變小變小向左向左變小變小向左向左變大變大 最大最大向左向左000向左向左變大變大最大最大向左向左向右向右 向右向右變大變大 最大最大向左向左變小變小0 作簡諧運(yùn)動的物體，當(dāng)它每次經(jīng)過同一位置時，作簡諧運(yùn)動的物體，當(dāng)它每

9、次經(jīng)過同一位置時，一定相同的物理量是（一定相同的物理量是（ ） A. 速度速度 B. 位移位移 C. 回復(fù)力回復(fù)力 D. 加速度加速度BCD思考思考X Xv vF F、a a動能動能勢能勢能A AA-OA-OO OO-BO-BB B向左最大向左最大向左向左減小減小向向右右最大最大向向右右最大最大0 0向右最大向右最大向右增大向右增大向右減小向右減小0 00 0向右增大向右增大向右減小向右減小向向左左增大增大0 0向左最大向左最大0 0增大增大最大最大減小減小0 0最大最大減小減小0 0增大增大最大最大O OA AB B三、簡諧運(yùn)動的能量三、簡諧運(yùn)動的能量 簡諧運(yùn)動的能量與振幅有關(guān)，簡諧運(yùn)動的能

10、量與振幅有關(guān)，振幅越振幅越大，振動的能量越大。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)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，即化，但機(jī)械能的總量保持不變，即機(jī)械機(jī)械能守恒能守恒。簡諧運(yùn)動是一種理想化模型簡諧運(yùn)動是一種理想化模型 試畫出物體在做簡諧運(yùn)動時的試畫出物體在做簡諧運(yùn)動時的Ek-t和和Ep-t及及E-t圖象：圖象：t tE E0 0機(jī)械能勢能動能A AB BO O1.回復(fù)力回復(fù)力：方向總是指向平衡位置，使物體回方向總是指向平衡位置，使物體回到平衡位置的力。到平衡位置的力。2.振動的位移（振動的位移（x）：）：方向由平衡位置起背離方向由平衡位置起背離平衡

11、位置。平衡位置。課堂小結(jié)課堂小結(jié) 3.簡諧運(yùn)動：簡諧運(yùn)動：物體在跟偏離平衡位置的位移大小物體在跟偏離平衡位置的位移大小成正比，并且總指向平衡位置的回復(fù)力作用下振動。成正比，并且總指向平衡位置的回復(fù)力作用下振動。4.簡諧運(yùn)動中的各個物理量變化規(guī)律簡諧運(yùn)動中的各個物理量變化規(guī)律V a x Ek Ep 都隨物體的振動做周期性的變化都隨物體的振動做周期性的變化5.簡諧運(yùn)動中機(jī)械能守恒簡諧運(yùn)動中機(jī)械能守恒 1. 在簡諧運(yùn)動中，振子每次經(jīng)過同一位置時，下在簡諧運(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、動能速度、加速度

12、、動能 B加速度、回復(fù)力和位移加速度、回復(fù)力和位移 C加速度、動能和位移加速度、動能和位移 D位移、動能、回復(fù)力位移、動能、回復(fù)力課堂練習(xí)課堂練習(xí) 2. 做簡諧運(yùn)動的物體，當(dāng)位移為負(fù)值時，做簡諧運(yùn)動的物體，當(dāng)位移為負(fù)值時，以下說法正確的是以下說法正確的是 （ ）A速度一定為正值，加速度一定為正值速度一定為正值，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)值速度不一定為負(fù)值，加速度一定為負(fù)值 3.當(dāng)一彈簧振子在豎直方向上做簡諧運(yùn)動當(dāng)一彈簧振子在豎直方向

13、上做簡諧運(yùn)動時，下列說法正確的（時，下列說法正確的（ ）A振子在振動過程中，速度相同時，彈簧的長度一振子在振動過程中，速度相同時，彈簧的長度一 定相等定相等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)械能一定守恒振子在振動過程中，系統(tǒng)的機(jī)械能一定守恒 4. 關(guān)于彈簧振子做簡諧運(yùn)動時的能量，下關(guān)于彈簧振子做簡諧運(yùn)動時的能量，下列說法正確的有列說法正確的有 （ ）A等于在平衡位置時振子的動能等

14、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位移越大振動能量也越大 5.如圖是質(zhì)點(diǎn)做簡諧振動的圖像，由此可知如圖是質(zhì)點(diǎn)做簡諧振動的圖像，由此可知（ ）At=0時，質(zhì)點(diǎn)的位移、速度均為零時，質(zhì)點(diǎn)的位移、速度均為零Bt=1s時，質(zhì)點(diǎn)的位移為正向最大，速度為零，時，質(zhì)點(diǎn)的位移為正向最大，速度為零，加速度為負(fù)向最大加速度為負(fù)向最大Ct=2s時，質(zhì)點(diǎn)的位移為零，速度為負(fù)向最大值，時，質(zhì)點(diǎn)的位移為零，速度為負(fù)向最大值，加速度為零加速度為零D質(zhì)點(diǎn)的振幅為質(zhì)點(diǎn)的振幅為5cm，周期為，周期為2s 6.一個彈簧振子在光滑的水平面上做簡諧運(yùn)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，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（但方向相反，則這兩個時刻振子的（ ） A速度一定大小相等速度一定大小相等,方向相反方向相反B加速度一定大小相等加速度一定大小相等,方向相反方向相反C位移一定大小