物理第二章 机械振动3 简谐运动的回复力和能量教案

题课

  第三节：简谐运动的回复力和能量 

课型

新

课时

3-1

教

学

目

标

1.会分析弹簧振子的受力情况，理解回复力的概念

2. 认识位移、速度、回复力和加速度的变化规律及相互联系

3.会用能量观点分析水平弹簧振子动能、势能的变化情况，知道简谐运动中机械能守恒。

学习重点

回复力概念，简谐运动的动力学定义，能量观

学习难点

F=-kx中的”-“物理意义，振动形成的原因

教     学     过       程

教学环节（含备注）

教        学        内        容

引入新课

进行新课

讨论

练习与讲

     讨论

练习与讲

思考与讨论

练习与讲

课堂总结

课后作业

（一）引入新课

简谐运动的运动学特征如何描述？为什么会往复运动？受力有什么特点？

“振子到达平衡位置时，由于惯性继续运动。振子离开平衡位置后，由于弹簧对它有指向平衡位置的力而作加速或减速运动。”

（二）进行新课

1.回复力概念：

物体所受的力方向总是指向平衡位置，使物体回到平衡位置的力。

2.演示水平放置的弹簧振子，观察并讨论：

（1）方向：弹力方向与位移方向关系——总相反

（2）大小：弹力大小与振子偏离平衡位置位移大小的关系——成正比。

注意：正比例系数等于弹簧经度系数，位移大小等于形变量大小。

3. 演示竖直放置的弹簧振子，观察并讨论

（1）方向：

弹力方向与位移方向关系——不总是相反

振子所受合力方向与位移方向的关系——总相反

（2）大小：

弹力大小与振子偏离平衡位置位移大小的关系——不成正比。

振子所受合力的大小与位移大小的关系——成正比

如图所示，在劲度系数为k，原长为L0的一端固定的弹簧下端挂一质量为m的小物块．释放后小物块做上下振动，此时弹簧没有超出弹性限度．

如图所示，物块在平衡位置O时，弹簧形变量为x0，且mg＝kx0，物块向下运动x时，物块所受重力与弹簧弹力的合力提供物体所需的回复力．设向下为正方向，

振子所受合力F＝mg－k(x＋x0)＝－kx

可见物块所受回复力的大小与位移的大小成正比，方向与位移方向相反，指向平衡位置。

4.简谐运动的动力学定义：

物体在跟偏离平衡位置的位移大小成正比，并且总指向平衡位置的回复力作用下的振动。是简谐运动。

力与位移关系式：F＝＝－kx

教材43页“练习与应用”1和2

总结解题要求：

（1）要建立坐标轴，规定正方向

（2）F＝＝－kx是矢量式，F和x是矢量，有方向。

5.讨论加速度

a=-kx/m，也与位移大小成正比，与位移方向成反比，是非匀变速运动

教材43页“练习与应用”3

6.边演示边完成教材42页“做一做”中的表格

思考

（1）振子在运动过程，机械能守恒吗？

（2）从表格中可提炼出什么结论？（学生讨论发言）

如：机械能=平衡位置的动能=最大位移处的势能=任意位置的动能+势能

平衡位置速度最大，动能最大，加速度为0；最大位移处，速度为0，势能最大，加速度最大。

教材43页“练习与应用”4

7.课堂总结：（见板书设计）

8、学习效果检测（见学案“闯关检测题”）

板书设计

简谐运动的回复力和能量

1.回复力：

（1） 指向平衡位置，使物体回到平衡位置的力（效果命名的力）

（2）F＝＝－kx   F和x是矢量，有方向

2.振动过程机械能守恒（理想化模型）

课后反思