2022年高中物理《簡諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力和能量》教案3 新人教版選修3-4

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1、2022年高中物理《簡諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力和能量》教案3 新人教版選修3-4 教學(xué)目標(biāo) 　　一、知識目標(biāo) 　　1.知道振幅越大，振動(dòng)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(dòng)能的轉(zhuǎn)化； 　　4.知道什么是阻尼振動(dòng)和阻尼振動(dòng)中能量轉(zhuǎn)化的情況. 　　5.知道在什么情況下可以把實(shí)際發(fā)生的振動(dòng)看作簡諧運(yùn)動(dòng). 　　二、能力目標(biāo) 　　1.分析單擺和彈簧振子振動(dòng)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(dòng)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(dòng)過程

2、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(dòng)有多種不同類型說明各種運(yùn)動(dòng)形式都是普遍性下的特殊性的具體體現(xiàn). 教學(xué)重點(diǎn) 　　1.對簡諧運(yùn)動(dòng)中能量轉(zhuǎn)化和守恒的具體分析. 　　2.什么是阻尼振動(dòng). 教學(xué)難點(diǎn) 　　關(guān)于簡諧運(yùn)動(dòng)中能量的轉(zhuǎn)化. 教學(xué)過程 　　一、導(dǎo)入新課 　　1.演示：取一個(gè)單擺，將其擺球拉到一定高度后釋放，觀察它的單擺擺動(dòng)，最后學(xué)生概括現(xiàn)象； 　　2.現(xiàn)象：單擺的振幅會越來越小，最后停下來. 　　3.教師講解引入：實(shí)際振動(dòng)的單擺為什么會停下來，今天我們就來學(xué)習(xí)這個(gè)問題. 板書：簡諧運(yùn)動(dòng)的能量? 阻尼振動(dòng). 　　 二、新課

3、教學(xué) 　　1.簡諧運(yùn)動(dòng)的能量 　　(1)用多媒體模擬： 　　水平彈簧振子在外力作用下把它拉伸，松手后所做的簡諧運(yùn)動(dòng). 　　單擺的擺球被拉伸到某一位置后所做的簡諧運(yùn)動(dòng)；如下圖甲、乙所示 　　 (2)試分析彈簧振子和單擺在振動(dòng)中的能量轉(zhuǎn)化情況，并填入表格. 　　表一： 振子的運(yùn)動(dòng) A→O O→A′ A′→O O→A 能量的變化 動(dòng)能 增大 減少 增大 減少 勢能 減少 增大 減少 增大 總能 不變 不變 不變 不變 　　表二： 單擺的運(yùn)動(dòng) A→O O→A′ A′→O O→A 能量的變化

4、動(dòng)能 增大 減少 增大 減少 勢能 減少 增大 減少 增大 總能 不變 不變 不變 不變 　　(3)學(xué)生討論分析后，抽代表回答，并把結(jié)果填入表中. 　　(4)用實(shí)物投影儀出示思考題： 　?、購椈烧褡踊騿螖[在振幅位置時(shí)具有什么能?該能量是如何獲得的? 　　②振子或單擺在平衡位置時(shí)具有什么能?該能量又是如何獲得的? 　?、蹫槭裁丛诒砀竦目偰芰恳粰谔畈蛔? 　　(5)學(xué)生討論后得到： 　　①彈簧振子或單擺在振幅位置時(shí)具有彈性勢能或重力勢能，這些能量是由于外力對振子或擺球做功并使外界的能量轉(zhuǎn)化為彈性勢能或重力勢能儲存起來. 　?、谠谄胶馕恢脮r(shí)振子或擺球都具

5、有動(dòng)能，這個(gè)能量是由重力勢能或彈性勢能轉(zhuǎn)化而來的. 　　③因?yàn)樵谡褡雍蛿[球的振動(dòng)過程中，只有彈力或只有重力做功，系統(tǒng)的機(jī)械能守恒. 　　(6)教師總結(jié) 　　在外力的作用下，使振子或擺球振動(dòng)起來，外力對它們做的功越多，振子或擺球獲得的勢能也越大，同時(shí)振幅也越大； 　　振子或單擺振動(dòng)起來之后，由于是簡諧運(yùn)動(dòng)，所以能量守恒，此后它的振幅將保持不變. 板書：簡諧運(yùn)動(dòng)是理想化的振動(dòng)，振動(dòng)過程中系統(tǒng)的能量守恒； 　　系統(tǒng)的能量與振幅有關(guān)，振幅越大，能量越大. 　　(7)用多媒體重新展示振子和彈簧的簡諧運(yùn)動(dòng)：并讓學(xué)生畫出其運(yùn)動(dòng)的圖象： 　　上述圖象中①是錯(cuò)誤的，因?yàn)槲覀冋故镜恼駝?dòng)都是從振

6、幅處起振的，所以①不對； 　?、冖鄱际钦_的，之所以不同是由于所選定的正方向不同而產(chǎn)生的. 　　2.阻尼振動(dòng) 　　(1)過渡引言：上邊我們研究了簡諧運(yùn)動(dòng)中能量的轉(zhuǎn)化，對簡諧運(yùn)動(dòng)而言，一旦供給振動(dòng)系統(tǒng)以一定的能量，使它開始振動(dòng)，由于機(jī)械能守恒，它就以一定的振幅永不停息地振動(dòng)下去，所以簡諧運(yùn)動(dòng)是一種理想化的振動(dòng).下邊我們來觀察兩個(gè)實(shí)際振動(dòng). 　　(2)演示： 　?、賹?shí)際的單擺發(fā)生的振動(dòng). 　?、谇脫粢舨婧笠舨娴恼駝?dòng). 　　(3)學(xué)生描述觀察到的現(xiàn)象： 　　單擺和音叉的振幅越來越小，最后停下來. 　　(4)討論并解釋現(xiàn)象 　　在單擺和音叉的振動(dòng)過程中，不可避免地要克服摩擦及其他阻

7、力做功，系統(tǒng)的機(jī)械能就要損耗，振動(dòng)的振幅就會逐漸減小，機(jī)械能耗盡之時(shí)，振動(dòng)就會停下來了. 　　(5)要求學(xué)生畫出上述單擺和音叉的運(yùn)動(dòng)圖象： 　　 (6)教師總結(jié)并板書： 　?、儆捎谡駝?dòng)系統(tǒng)受到摩擦和其他阻力，即受到阻尼作用，系統(tǒng)的機(jī)械能隨著時(shí)間而減少，同時(shí)振幅也逐漸減小，這樣的振動(dòng)叫阻尼振動(dòng). 　　②阻尼過大時(shí)，系統(tǒng)將不能發(fā)生振動(dòng)； 　　阻尼越小，振幅減小得越慢. 　　(7)講解： 　?、偎^“阻尼”是指消耗系統(tǒng)能量的因素，它主要分兩類：一類是摩擦阻尼，例如單擺運(yùn)動(dòng)時(shí)的空氣阻力等；另一類是輻射阻尼，例如音叉發(fā)聲時(shí)，一部分機(jī)械能隨聲波輻射到周圍空間，導(dǎo)

8、致音叉振幅減小. 　?、谌绻饨绮粩嘟o振動(dòng)系統(tǒng)補(bǔ)充由于阻尼存在而導(dǎo)致的能量損耗，從而使振動(dòng)的振幅不變，我們把這類振動(dòng)叫無阻尼振動(dòng). 　　③無阻尼振動(dòng)也是等幅振動(dòng). 　　(8)學(xué)生閱讀課文，回答在什么情況下，阻尼振動(dòng)可以作為簡諧振動(dòng)來處理? 　　學(xué)生答：當(dāng)阻尼很小時(shí)，在一段不太長的時(shí)間內(nèi)，看不出振幅有明顯的減小，就可以把它作為簡諧運(yùn)動(dòng)來處理. 　　　四、小結(jié) 　　通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，我們知道了： 　　1.振動(dòng)物體都具有能量，能量的大小與振幅有關(guān).振幅越大，振動(dòng)的能量也越大. 　　2.對簡諧運(yùn)動(dòng)而言，振動(dòng)系統(tǒng)一旦獲得一定的機(jī)械能，振動(dòng)起來，這一個(gè)能量就始終保持不變，只發(fā)生動(dòng)能與勢能的相互轉(zhuǎn)化. 　　3.振動(dòng)系統(tǒng)由于受到外界阻尼作用，振動(dòng)系統(tǒng)的能量逐漸減小，振幅逐漸減小，這種振動(dòng)叫阻尼振動(dòng)，實(shí)際的振動(dòng)系統(tǒng)都是阻尼振動(dòng)，簡諧振動(dòng)只是一種理想的模型. 　五、教學(xué)后記：