高中人教物理選擇性必修一2.3 簡諧運動的回復(fù)力和能量（教學(xué)設(shè)計）同步備課 - 副本

1、第二章機械振動第3節(jié)簡諧運動的回復(fù)力和能量本節(jié)課程是學(xué)生在認識了彈簧振子模型，并且知道了簡諧運動方程及圖像物理意義的基礎(chǔ)上，從本質(zhì)上探討簡諧運動產(chǎn)生的動力學(xué)問題，引出回復(fù)力的概念，最后通過對簡諧運動中質(zhì)點的加速度、速度、位移、彈性勢能、動能及機械能的變化規(guī)律，從而達到對簡諧運動的深入了解?！疚锢碛^念】理解回復(fù)力的概念【科學(xué)思維】會用動力學(xué)的方法分析簡諧運動中位移、速度、回復(fù)力和加速度的變化規(guī)律，知道各參數(shù)之間的邏輯關(guān)系。【科學(xué)探究】用能量守恒的觀點，結(jié)合視頻探究水平彈簧振子在振動過程中各物理量的變化規(guī)律?！究茖W(xué)態(tài)度與責(zé)任】要從事物的外在行為出發(fā)，應(yīng)用所學(xué)過的物理知識解釋本質(zhì)原理，要將這種知其然

2、要知其所以然的科學(xué)態(tài)度應(yīng)用在日常學(xué)習(xí)中?！窘虒W(xué)重點】掌握簡諧運動的動力學(xué)特征，明確回復(fù)力的概念【教學(xué)難點】理解簡諧運動過程中位移、回復(fù)力、加速度、速度、動能、勢能的變化情況【引入新課】想一想：當(dāng)我們把彈簧振子的小球拉離平衡位置釋放后，小球就會在平衡位置附近做簡諧運動。小球的受力滿足什么特點才會做這種運動呢？思考：1.小球運動過程中經(jīng)過O點時，受到的合力為多大？2.小球運動到O點右側(cè)的P點時，受到的合力方向如何？與小球偏離平衡位置位移的方向相同還是相反？3.小球運動到O點左側(cè)的Q點時，受到的合力方向如何？與小球偏離平衡位置位移的方向相同還是相反？4.小球受到的合力的效果是什么？彈簧振子在運動過程

3、所受力的方向有什么特點？小球所受的力總是與偏離平衡位置位移的方向相反，即受力方向總是指向平衡位置，它的作用是把物體拉回到平衡位置。通常把這個力稱為回復(fù)力。彈簧振子在運動過程所受力的大小有什么特點？小球所受的力與它偏離平衡位置位移的大小成正比二、【進行新課】探究點一、簡諧運動的回復(fù)力對簡諧運動的回復(fù)力的理解1簡諧運動的動力學(xué)定義：如果質(zhì)點所受的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，質(zhì)點的運動就是簡諧運動2回復(fù)力的方向跟振子偏離平衡位置的位移方向相反，總是指向平衡位置，它的作用是使振子能夠回到平衡位置3.回復(fù)力是指將振動的物體拉回到平衡位置的力，是按照力的作用效果來命名的，分析

4、物體的受力時，不分析回復(fù)力4.回復(fù)力可以由某一個力提供(如彈力、摩擦力等)，也可能是幾個力的合力，還可能是某一力的分力，歸納起來回復(fù)力一定等于物體在振動方向上所受的合力但是不一定等于物體所受的合外力。諧運動的回復(fù)力的力學(xué)關(guān)系：Fkx.(1)由Fkx知，簡諧運動的回復(fù)力大小與振子的位移大小成正比，回復(fù)力的方向與位移的方向相反，即回復(fù)力的方向總是指向平衡位置(2)公式Fkx中的k指的是回復(fù)力與位移間的比例系數(shù)，而不一定是彈簧的勁度系數(shù)，系數(shù)k由振動系統(tǒng)自身決定(3)據(jù)牛頓第二定律，a x，表明彈簧振子做簡諧振動時振子的加速度大小也與位移大小成正比，加速度方向與位移方向相反，所以簡諧運動是一種變加速

5、直線運動簡諧運動的回復(fù)力探究點二、簡諧運動的能量彈簧振子中小球的速度在不斷變化，因而它的動能在不斷變化；彈簧的伸長量或壓縮量在不斷變化，因而它的勢能也在不斷變化。彈簧振子的能量變化具有什么規(guī)律呢？簡諧運動中各物理量的變化規(guī)律當(dāng)物體做簡諧運動時，它偏離平衡位置的位移x、回復(fù)力F及加速度a、速度v、動能Ek、勢能Ep、振動能量E遵循一定的變化規(guī)律，可列表如下：簡諧運動的能量振子的速度與動能：速度不斷變化，動能也在不斷變化彈簧形變量與勢能：彈簧形變量在變化，因此勢能也在變化簡諧運動過程是一個動能和勢能不斷變化的過程，在任意時刻振動系統(tǒng)的總機械能不變在平衡位置處，動能最大，勢能最??；在最大位移處，勢能

6、最大，動能最小振動系統(tǒng)的機械能與振幅有關(guān)，振幅越大，機械能就越大課堂重點知識小結(jié)簡諧運動的回復(fù)力(1)定義：振動物體受到的總能使振動物體回到平衡位置，且始終指向平衡位置的力，叫回復(fù)力。(2)回復(fù)力的特性：回復(fù)力是根據(jù)力的作用效果命名的，可以是重力、彈力或摩擦力，或幾個力的合力，或某個力的分力等?；貜?fù)力總與位移的大小成正比，且與位移的方向相反。(3)回復(fù)力的效果：使振動物體能夠回到平衡位置。(4)回復(fù)力的表達式做簡諧運動的質(zhì)點，回復(fù)力總滿足Fkx的形式，式中k是比例常數(shù)。簡諧運動的能量1彈簧振子在運動中，不考慮摩擦等阻力造成的損耗，系統(tǒng)的動能和勢能相互轉(zhuǎn)化，但是振動系統(tǒng)的動能和勢能之和保持不變，

7、即系統(tǒng)的機械能守恒2振動系統(tǒng)的機械能跟振幅有關(guān)，振幅越大，機械能就越大隨堂練習(xí)例1(多選)物體做簡諧運動時，下列敘述中正確的是()A平衡位置就是回復(fù)力為零的位置B處于平衡位置的物體，一定處于平衡狀態(tài)C物體到達平衡位置，合力一定為零D回復(fù)力的方向總是指向平衡位置【答案】：AD【解析】：由回復(fù)力及平衡位置的定義可知，平衡位置時回復(fù)力為零，選項A、D正確；物體停在平衡位置時處于平衡狀態(tài)，物體振動至平衡位置時不一定處于平衡狀態(tài)，合力不一定為零，選項B、C錯誤例2（單選）彈簧振子在光滑的水平面上做簡諧運動，在振子向著平衡位置運動的過程中()A振子所受的回復(fù)力逐漸增大B振子離開平衡位置的位移逐漸增大C振子

8、的速度逐漸增大D振子的加速度逐漸增大【答案】 C【解析】在振子向著平衡位置運動的過程中，振子所受的回復(fù)力逐漸減小，振子離開平衡位置的位移逐漸減小，振子的速度逐漸增大，振子的加速度逐漸減小，選項C正確例3、(多選)如圖所示是某一質(zhì)點做簡諧運動的圖像，下列說法正確的是()A在第1 s內(nèi)，質(zhì)點速度逐漸增大B在第2 s內(nèi)，質(zhì)點速度逐漸增大C在第3 s內(nèi)，動能轉(zhuǎn)化為勢能D在第4 s內(nèi)，動能轉(zhuǎn)化為勢能【答案】BC【解析】在第1 s內(nèi)，質(zhì)點的位移逐漸增大，速度逐漸減小，A錯；在第2 s內(nèi)，質(zhì)點向平衡位置運動，速度逐漸增大，故B對；在第3 s內(nèi)，質(zhì)點速度減小，動能轉(zhuǎn)化為勢能，故C對；第4 s內(nèi)速度逐漸增大，勢能轉(zhuǎn)化為動能，故D錯例4、(單選）物體做簡諧運動時，下列敘述中正確的是()A平衡位置就是回復(fù)力為零的位置B處于平衡位置的物體，一定處于平衡狀態(tài)