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2019-2020年高中物理《簡諧運動的回復(fù)力和能量》教案1 新人教版選修3-4 教學(xué)目標 1. 理解回復(fù)力的物理意義和特點; 2. 能夠根據(jù)簡諧運動的回復(fù)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(zhuǎn)化 4. 進一步理解簡諧運動的周期性和對稱性 教學(xué)重點 回復(fù)力的來源,特點,簡諧運動的證明;簡諧運動的能量特點. 教學(xué)難點 簡諧運動的證明 教學(xué)過程 復(fù)習(xí)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(fù)力. 一.回復(fù)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(tǒng)的振動系數(shù)，在不同的振動系統(tǒng)中具體含義不同。 x為質(zhì)點相對平衡位置的位移，有具體方向。 3.振子在質(zhì)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(shù)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(shù)K) 體會： 1.回復(fù)力可以由振動方向的一個力充當(dāng)，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(guān)。 思考：回復(fù)力與時間的關(guān)系？ 解答: 如圖的彈簧振子的振動為簡諧運動，位移－ 時間關(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. 二.簡諧運動的能量 問題：已知輕質(zhì)彈簧的勁度系數(shù)為K，振幅為A。求： 1.振子的最大速度； 2.振子系統(tǒng)的機械能E。 3.系統(tǒng)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(tǒng)的能量指什么能量? 1.簡諧運動系統(tǒng)的機械能守恒, 動能和勢能之間互相 轉(zhuǎn)化. 2.機械能E=EKm=EPm 3.實際振動中系統(tǒng)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(xué)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(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諧運動，它們之間不發(fā)生相對滑動，振動的最大振幅應(yīng)為多大？ (答案: A=F/k=0.15m) 例題2. 如圖，質(zhì)量為m的物體A放置在質(zhì)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(shè)彈簧的勁度系數(shù)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(shù)應(yīng)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