《简谐运动的回复力和能量》教学设计.doc

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1、《.--简谐运动的回复力和能量》教学设计————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：《11.3简谐运动的回复力和能量》教学目标知识与技能1、理解简谐运动的运动规律，掌握在一次全振动过程中位移、回复力、加速度、速度变化的规律。2、掌握简谐运动回复力的特征。3、对水平的弹簧振子，能定量地说明弹性势能与动能的转化。过程与方法1、通过对弹簧振子所做简谐运动的分析，得到有关简谐运动的一般规律性的结论，使学生知道从个别到

2、一般的思维方法。2、分析弹簧振子振动过程中能量的转化情况，提高学生分析和解决问题的能力。情感态度价值观1、通过物体做简谐运动时的回复力和惯性之间关系的教学，使学生认识到回复力和惯性是矛盾的两个对立面，正是这一对立面能够使物体做简谐运动。2、简谐运动过程中能量的相互转化情况，对学生进行物质世界遵循对立统一规律观点的渗透。教学重点1、简谐运动的回复力特征及相关物理量的变化规律。2、对简谐运动中能量转化和守恒的具体分析。教学难点1、物体做简谐运动过程中位移、回复力、加速度、速度等变化规律的分析总结。2、关于简

3、谐运动中能量的转化学法指导讨论法归纳法教学方法实验演示、讨论与归纳、推导与列表对比、多媒体模拟展示教具准备课件、水平弹簧振子教学过程:新课导入前面两节课我们从运动学的角度研究了简谐运动的规律，不涉及它所受的力。在已学的知识当中，我们知道不同的运动受的力也是不同的。例如：物体静止或匀速直线运动，所受合力为零；物体匀变速直线运动，所受合力为大小和方向都不变的恒力；物体匀速圆周运动，所受合力大小不变，方向时刻都在改变，但方向总指向圆心。那么物体简谐运动时，所受合力有何特点呢？这节课我们就来学习简谐运动的动力学

4、特征。（板书）一、简谐运动的回复力新课学习（视本课内容可以调整）OABFF当把弹簧振子从它静止的位置O拉开一小段距离到A再放开后，它会在A－O－B之间振动。为什么会振动？”分析：物体做机械振动时，一定受到指向中心位置的力，这个力的作用总能使物体回到中心位置，我们把这个力叫做简谐运动的回复力。（板书）1、定义：受到总能使振动物体回到平衡位置，且始终指向平衡位置的力2、方向：始终指向平衡位置3、特点：回复力是根据力的效果命名的，不是什么新的性质的力，4、来源：振动方向的合力可以是重力，弹力，摩擦力，还可以是

5、几个力的合力或某个力的分力对于水平方向的弹簧振子，回复力就是弹簧的弹力。振子由于惯性而离开平衡位置，当振子离开平衡位置后，振子所受的回复力总是使振子回到平衡位置，这样不断地进行下去就形成了振动。振动的平衡位置O也可以说成是振动物体振动时受到的回复力为零的位置。弹簧振子振动时，不同的位置位移不同，回复力也不同，那回复力与位移又有什么关系呢？分析：由振动过程的分析可知，振子的位移总是相对于平衡位置而言的，即初位置是平衡位置，位移可以用振子的位置坐标x来表示，方向始终从平衡位置指向振子（外侧）。回复力的方向始

6、终指向平衡位置，因而回复力的方向与振子的位移方向始终相反。对水平方向的弹簧振子来说，回复力就是弹簧的弹力。在弹簧发生弹性形变时，弹簧振子的回复力F跟振子偏离平衡位置的位移x成正比，方向跟位移的方向总是相反。以O点为坐标原点建立坐标轴，即可得二、简谐运动的动力学特征：F=-kx式中F为回复力，x为偏离平衡位置的位移，k是劲度系数，负号表示回复力与位移的方向总相反。大量理论研究表明：如果质点所受的力与它偏离平衡位置的位移大小成正比，并且总指向平衡位置，质点的运动就是简谐运动。做简谐运动的质点，回复力总满足F

7、=-kx的形式。式中k是比例常数。这就是简谐运动的动力学特征。这也是判断物体是否做简谐运动的方法回忆前面学的判断物体是否做简谐运动的方法？课件展示：两种判断物体是否做简谐运动的条件：①x-t图像为正弦曲线②F-x满足F=-kx的形式下面用第二种方法来判断竖直的弹簧拉一个小球的振动是不是简谐运动？提醒：先找平衡位置。因为x为振子到平衡位置的位移。规定向下为正方向平衡位置:振子在C点受到的弹力为:振子受的回复力回复力与位移的关系符合简谐运动的定义问：此时弹簧振子的回复力还是不是弹簧的弹力？（不是）那是什么？

8、指点受到的合力重力和弹力的合力所以说：回复力不一定是弹力可能是几个力的合力。振动具有周期性和重复性，在振动过程中，相关物理量的变化情况分析：x；a；F；v三、简谐运动的能量因不考虑各种阻力，因而振动系统的总能量守恒。（用CAI课件模拟弹簧振子的振动，分别显示分析x、F、a、v、Ek、Ep、E的变化情况）观察振子从A→O→B→O→A的一个循环，这一循环可分为四个阶段：A→O、O→B、B→O、O→A，分析在这四个阶段中上述各物理量的变化，并将定