高中物理人教版 (2019)選擇性必修 第一冊第二章 機械振動3 簡諧運動的回復力和能量教課內(nèi)容課件ppt

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人教版高中物理選擇性必修一《簡諧運動的回復力和能量》教學設計課題名第二章第三節(jié)《簡諧運動的回復力和能量》教學目標1. 理解簡諧運動的運動規(guī)律，掌握簡諧運動回復力的特征2．會用能量守恒的觀點，分析水平彈簧振子中動能、勢能、總能量的變化規(guī)律3． 能在具體的情境中證明物體的運動是簡諧運動教學重點掌握簡諧運動回復力的特征教學難點簡諧運動過程中位移、回復力、加速度、速度等變化規(guī)律的分析總結(jié)教學準備教師準備：多媒體、水平彈簧振子學生準備：課本、學案、教學過程【課前回顧】【新課引入】當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？根據(jù)牛頓運動定律，可以作出以下判斷：做簡諧運動 的物體偏離平衡位置向一側(cè)運動時，一定有一個力迫使物 體的運動速度逐漸減小直到減為０，然后，物體在這個力 的作用下，運動速度又由0逐漸增大并回到平衡位置；物 體由于具有慣性，到達平衡位置后會繼續(xù)向另一側(cè)運動， 這個力使它再一次回到平衡位置。正是在這個力的作用下， 物體在平衡位置附近做往復運動。我們把這樣的力稱為回復力【新課教學】小球的受力滿足什么特點才會做這種運動呢？下面我們以彈簧振子做簡諧運動為例進行分析從上面的分析可以看出，彈簧對小球的彈力是小球做簡諧運動的回復力，這個力的大小與小球相對平衡位置的 位移成正比，方向與位移方向相反，可表示為：F＝－ kx， 式中“－”號表示F與x反向。結(jié)論：彈簧振子所受的合力?與振子位移?的大小成正比，且合力?的方向總是與位移?的方向相反。一.簡諧運動的回復力1.回復力：我們把這個使物體在平衡位置附近做往復運動的力稱為回復力2.特點：按力的作用效果命名，總是把物體拉回平衡位置，由某個力或者某個力的分力或者幾個力的合力提供3.方向：始終指向平衡位置4.表達式：（1）“-”表示F與位移方向相反（2）k是彈簧的勁度系數(shù)，由簡諧運動系統(tǒng)決定（3），簡諧運動是一種變加速的往復運動理論上可以證明，如果物體所受的力具有F＝－ kx的 形式，物體就做簡諧運動。簡諧運動的另一種表述：如果物體在運動方向上所受的力與它偏離平衡位置位移的大小成正比，并且總是指向平衡位置，質(zhì)點的運動就是簡諧運動。一.簡諧運動的回復力-----豎直方向彈簧振子受力分析可知：F回=F- mg，方向向上彈力：F=k?x平衡位置：k?x0=mg位移大?。?/span>x=?x- ?x0回復力大?。?/span>F回=k?x- k?x0=k（?x- ?x0）=kx                                            方向：由圖可知回復力方向與x反向提醒：  對一般的簡諧運動，由于回復力不一定是彈簧的彈力，所以k不一定是勁度系數(shù)，而是回復力與位移的比例系數(shù)。二.簡諧運動的能量簡諧運動中動能和勢能在發(fā)生相互轉(zhuǎn)化，但機械能的總量保持不變，即機械能守恒。彈簧振子運動的過程中兩個特殊位置(1)在最大位移處：X、F、a、 EP最大， v、 EK為零(2)在平衡位置處：X、F、a=0,v、EK最大， EP最小簡諧運動的能量由勁度系數(shù)和振幅有關，振幅越大，振動的能量越大。三. 簡諧運動的證明方法1.動力學特征：證明回復力與位移滿足簡諧運動的動力學特征2.運動學特征：證明物體振動圖像是正弦函數(shù)圖像【課上小結(jié)】一.簡諧運動的回復力1.定義：我們把這個使物體在平衡位置附近做往復運動的力稱為回復力2.方向：始終指向平衡位置3.表達式：（1）“-”表示F與位移方向相反（2）k是彈簧的勁度系數(shù)，由簡諧運動系統(tǒng)決定（3），簡諧運動是一種變加速的往復運動4.簡諧運動的另一種表述如果物體在運動方向上所受的力與它偏離平衡位置位移的大小成正比，并且總是指向平衡位置，質(zhì)點的運動就是簡諧運動。二.簡諧運動的能量三. 簡諧運動的證明方法1.動力學特征：?=???2.運動學特征：【課堂練習】例1：（多選）物體做簡諧運動時，下列敘述中正確的是(　  AD     　)A．平衡位置就是回復力為零的位置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．物體到達平衡位置，回復力一定為零例2：某一彈簧振子做簡諧運動，在下面四幅圖像中，能正確反映加速度a與位移x的關系的是(　B　)例3：（多選）如圖所示是彈簧振子做簡諧運動的振動圖像，可以判定(　　AC  )A.從t1到t2時間內(nèi)系統(tǒng)的動能不斷增大，勢能不斷減小B．從t2到t3時間內(nèi)振幅不斷增大C．t3時刻振子處于平衡位置處，動能最大D．t1、t4時刻振子的動能、速度都相同例4．（多選）一質(zhì)點做簡諧運動的振動方程是x＝2sincm，則(　  BC 　)A．在0～0.02 s內(nèi)，速度與加速度方向始終相同B．在t＝0.02 s時，質(zhì)點具有正向最大加速度C．在t＝0.025 s時，質(zhì)點的速度方向與加速度方向均沿x軸正方向D．在t＝0.04 s時，回復力最大，速度方向沿x軸負方向例5.如圖所示的彈簧振子在做簡諧運動，O為平衡位置，A、B為最大位移處，下列說法正確的是(　CD　       )A．振子在O點時，彈性勢能最小B．振子在A、B兩點時，彈性勢能相等C．振子在O點時，彈性勢能與重力勢能之和最小D．振子在A、B兩點時，彈性勢能與重力勢能之和相等   布置作業(yè)完成同步練習預習第四節(jié)《單擺》板書設計               第二章機械振動2.3簡諧運動的回復力與能量一.簡諧運動的回復力1.定義：2.方向：始終指向平衡位置3.表達式：（1）“-”表示F與位移方向相反（2）k是彈簧的勁度系數(shù)，由簡諧運動系統(tǒng)決定（3），簡諧運動是一種變加速的往復運動4.簡諧運動的另一種表述如果物體在運動方向上所受的力與它偏離平衡位置位移的大小成正比，并且總是指向平衡位置，質(zhì)點的運動就是簡諧運動。二.簡諧運動的能量三. 簡諧運動的證明方法1.動力學特征：?=???2.運動學特征： 教學反思由于上節(jié)課的學習，學生們已對簡諧運動有了一定的了解，簡諧運動中能量的轉(zhuǎn)化、位移、回復力、加速度、速度等變化規(guī)律的分析過程是在教學過程中要一步步引導學生得出結(jié)論，理解回復力的特征和來源至關重要。