2019-2020年高中物理《簡諧運動的回復力和能量》教案1 新人教版選修3-4.doc

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2019-2020年高中物理《簡諧運動的回復力和能量》教案1 新人教版選修3-4 教學目標 1. 理解回復力的物理意義和特點; 2. 能夠根據簡諧運動的回復力特點證明簡諧運動; 3. 知道簡諧運動的機械能守恒及動能和勢能的相互轉化 4. 進一步理解簡諧運動的周期性和對稱性 教學重點 回復力的來源,特點,簡諧運動的證明;簡諧運動的能量特點. 教學難點 簡諧運動的證明 教學過程 復習引入: 1.簡諧運動的位移的物理含義是什么?怎么表 示? 2.在彈簧振子一個周期的振動中,振子的合力怎么 變化?方向有什么特點? 不論在什么位置(平衡位置除外),物體所受合 力均指向平衡位置,作用是使物體回到平衡位置,稱為回復力. 一.回復力 1.意義:振動物體在振動方向的合力 2.特點:F=－Kx K為振動系統的振動系數，在不同的振動系統中具體含義不同。 x為質點相對平衡位置的位移，有具體方向。 3.振子在質點方向所受合力如果大小與振子相對平衡位置的位移成正比，方向與位移始終相反，這樣的振動是簡諧運動。 證明以下幾個物體為諧振子。 1.證明漂浮在水面的木塊為諧振子。 （已知ρ水，ρ木，木塊的橫截面積S） 2.豎直懸掛的彈簧振子（已知彈簧的勁度系數K) 引申：懸掛在光滑斜面上的彈簧振子（已知彈簧的勁度系 數K) 體會： 1.回復力可以由振動方向的一個力充當，也可能是振動方向的合力！ 2.垂直振動方向的受力與振動無關。 思考：回復力與時間的關系？ 解答: 如圖的彈簧振子的振動為簡諧運動，位移－ 時間關系為x＝Asinωt，而回復力 F＝－Kx，所以有 F＝－KA sinωt=－Fm sinωt 可以用不同的圖像表示上述特點. 二.簡諧運動的能量 問題：已知輕質彈簧的勁度系數為K，振幅為A。求： 1.振子的最大速度； 2.振子系統的機械能E。 3.系統的機械能（能量）在振動過程中有何特點？ 這兩個簡諧運動系統的能量指什么能量? 1.簡諧運動系統的機械能守恒, 動能和勢能之間互相 轉化. 2.機械能E=EKm=EPm 3.實際振動中系統機械能會不斷減少,所以簡諧運動是理性化的振動. *4.動力學物理量周期和能量變化的周期 例1、如圖，輕彈簧的勁度系數k=39.2N/m，物體A的質量mA=0.1kg,物體B的質量mB=0.2kg，兩物塊間接觸水平，最大靜摩擦力F’=1.96N，為使兩物體在光滑水平面上一起做簡諧運動，它們之間不發(fā)生相對滑動，振動的最大振幅應為多大？ (答案: A=F/k=0.15m) 例題2. 如圖，質量為m的物體A放置在質量為M的物體B上，B與彈簧相連，它們一起在光滑水平面上做簡諧運動，振動過程中，A、B間無相對運動，設彈簧的勁度系數為k，物體離開平衡位置的最大位移為A時，則A,B之間的動摩擦因數應滿足什么條件? (答案: μ>=KA/(M+m)g) 作業(yè): 課本P13 1,3 隨堂通 P36 18