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1、新人教版高中物理選修3-4第十一章《簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力和能量》精品教案
課 題
11.3簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力與能量
課 型
新授課
三維目標(biāo)
1、知識(shí)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(duì)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(duì)水平的彈簧振子,應(yīng)能定量地說明彈性勢(shì)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(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。
2、過程方法
(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
2、實(shí)際問題的能力。
3、情感\(zhòng)德育目標(biāo)
(1)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)過程中能量的相互轉(zhuǎn)化情況,對(duì)學(xué)生進(jìn)行物質(zhì)世界遵循對(duì)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)。
重點(diǎn)
重點(diǎn)對(duì)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)中能量轉(zhuǎn)化和守恒的具體分析;
難點(diǎn) 關(guān)于簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)中能量的轉(zhuǎn)化。
學(xué)情分析
學(xué)生對(duì)于機(jī)械能守恒定律已熟練掌握,了解了彈性勢(shì)能和動(dòng)能之間的關(guān)系,所以學(xué)生完全分析振動(dòng)中的能量轉(zhuǎn)化問題,對(duì)于其他物理量的變化規(guī)律學(xué)生也可根據(jù)已學(xué)知識(shí)自行分析。
教 學(xué) 活 動(dòng) 過 程
【預(yù)習(xí)導(dǎo)引】
1.簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的位移的物理含義是什么?怎么表示?
2.在彈簧振子一個(gè)周期的振動(dòng)中
3、,振子的合力怎么變化?方向有什么特點(diǎn)?
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(fù)力.
【建構(gòu)新知】
一、回復(fù)力
1.意義:振動(dòng)物體在振動(dòng)方向的合力
2.特點(diǎn):F=-Kx
K為振動(dòng)系統(tǒng)的振動(dòng)系數(shù),在不同的振動(dòng)系統(tǒng)中具體含義不同。
x為質(zhì)點(diǎn)相對(duì)平衡位置的位移,有具體方向。
3.振子在質(zhì)點(diǎn)方向所受合力如果大小與振子相對(duì)平衡位置的位移成正比,方向與位移始終相反,這樣的振動(dòng)是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。
體會(huì):
1.回復(fù)力可以由振動(dòng)方向的一個(gè)力充當(dāng),也可能是振動(dòng)方向的合力!
2.垂直振動(dòng)方向的受力與振動(dòng)無關(guān)。
思考:回復(fù)力與時(shí)間的關(guān)
4、系?
解答:
如圖的彈簧振子的振動(dòng)為簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),位移-時(shí)間關(guān)系為x=Asinωt,而回復(fù)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(diǎn).
二、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的能量
演示:水平方向的彈簧振子:
O
B
A
問題:已知輕質(zhì)彈簧的勁度系數(shù)為K,振幅為A。
觀察振子的位移、速度、加速度、受力)
?
A
A O
O
O B
B
位移s
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?
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速度v
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?
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回復(fù)力F
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?
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加速度a
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?
動(dòng)能
?
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5、
?
?
?
勢(shì)能
?
?
?
?
?
總能
1.振子的最大速度;
2.振子系統(tǒng)的機(jī)械能E。
3.系統(tǒng)的機(jī)械能(能量)在振動(dòng)過程中有何特點(diǎn)?
【知識(shí)運(yùn)用】
例1、如圖,輕彈簧的勁度系數(shù)k=39.2N/m,物體A的質(zhì)量mA=0.1kg,物體B的質(zhì)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(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),它們之間不發(fā)生相對(duì)滑動(dòng),振動(dòng)的最大振幅應(yīng)為多大? (答案: A=F/k=0.15m)
【課堂訓(xùn)練】
課本問題與練習(xí)P12
【回顧小結(jié)】
總結(jié):
6、
一、回復(fù)力
振子在質(zhì)點(diǎn)方向所受合力如果大小與振子相對(duì)平衡位置的位移成正比,方向與位移始終相反,這樣的振動(dòng)是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。
二、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的能量
1.簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)械能守恒, 動(dòng)能和勢(shì)能之間互相轉(zhuǎn)化.
2.機(jī)械能E=EKm=EPm
3.實(shí)際振動(dòng)中系統(tǒng)機(jī)械能會(huì)不斷減少,所以簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)是理想化的振動(dòng).
4.動(dòng)力學(xué)物理量周期和能量變化的周期
四、課后作業(yè): 課本中本節(jié)課后練習(xí)1、2
五.札記
7、
學(xué)生活動(dòng)
學(xué)生回答預(yù)習(xí)引導(dǎo)的問題(4分鐘)
學(xué)生閱讀課本P10--11完成下列填空(7分鐘)
1、如右圖,彈簧對(duì)小球的力的大小與彈簧的伸長(zhǎng)量成__________,方向總是指向_______________。由于坐標(biāo)原點(diǎn)就是平衡位置,彈簧的伸長(zhǎng)量與小球位移的大小_______,因此有_________,式中負(fù)號(hào)的原因是________________________________________________________________。
2、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的第二種定義:如果質(zhì)點(diǎn)所受的力與它偏離平衡位置位移的大小成___
8、______,并且總是指向____________,質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)就是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。
3、回復(fù)力的概念:簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)中,質(zhì)點(diǎn)的受力方向總是指向_____________,它的作用總是要把物體拉回____________,所以通常把這個(gè)力稱為____________。
4、回復(fù)力的性質(zhì):是根據(jù)力的________命名的;它可以是一個(gè)力,也可以是多個(gè)力的合力,還可以由某個(gè)力的分力提供。
5、質(zhì)點(diǎn)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的條件:_________________。
學(xué)生閱讀課本P11--12完成下面表格。規(guī)定平衡位置向右為正方向。作為一個(gè)振動(dòng)系統(tǒng),彈簧振子的勢(shì)能與彈簧的伸長(zhǎng)量有關(guān),動(dòng)能與小球的速度有關(guān)。(10分鐘)
9、
1、理論上可以證明,如果不考慮摩擦等阻力造成的損耗,在彈簧振子振動(dòng)的任意位置,系統(tǒng)的動(dòng)能和勢(shì)能之和是__________,即簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的能量是________。一旦供給系統(tǒng)一定的能量,使它開始振動(dòng),它就以一定的振幅永不停息地持續(xù)振動(dòng)。簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)是一種________的振動(dòng)。
2、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)中的能量跟_______有關(guān),________越大,振動(dòng)的能量越大。將物體釋放后,若只有重力或彈簧的彈力做功,則振動(dòng)物體在振動(dòng)過程中,______能和_____能相互轉(zhuǎn)化,總機(jī)械能不變。
拓展:振動(dòng)勢(shì)能可以是_______勢(shì)能(如單擺),可以是_______勢(shì)能(如在水平方向振動(dòng)的彈簧振子),也可以是______勢(shì)能和_______勢(shì)能之和(如在豎直方向振動(dòng)的彈簧振子),一般約定振動(dòng)勢(shì)能以平衡位置為零勢(shì)能位置。
學(xué)生練習(xí) 反饋 總結(jié)本節(jié)知識(shí)要點(diǎn)