高二物理简谐运动的回复力及能量.ppt

11.3《简谐运动的回复力和能量》 教学目标 一、知识目标 1.知道振幅越大，振动的能量(总机械能)越大；2.对单摆，应能根据机械能守恒定律进行定量计算；3.对水平的弹簧振子，应能定量地说明弹性势能与动能的转化；4.知道简谐运动的回复力特点及回复力的来源。5.知道在什么情况下可以把实际发生的振动看作简谐运动。 二、能力目标 　　1.分析单摆和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。2.通过阻尼振动的实例分析，提高处理实际问题的能力。 　　三、德育目标 　　1.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。 　　2.振动有多种不同类型说明各种运动形式都是普遍性下的特殊性的具体体现。 【教学重点】 　　1.对简谐运动中能量转化和守恒的具体分析。 　　 2.什么是阻尼振动。 【教学难点】 　　关于简谐运动中能量的转化。 一、机械振动 1.定义:物体在平衡位置附近所做的往复运动. 2.特点: 对称性; 周期性. (1)当物体从最大位移处向平衡位置运动时，由于v与a的方向一致，物体做加速度越来越小的加速运动。 (2)当物体从平衡位置向最大位移处运动时，由于v与a的方向相反，物体做加速度越来越大的减速运动。 判断物体是否做简谐运动的方法： (1)运动学法：振动图像; (2)动力学法：F=- kx. 证明:竖直悬挂的弹簧振子做简谐运动 证明:竖直悬挂的弹簧振子做简谐运动 证明:平衡状态时有: mg=-kx0当向下拉动x长度时弹簧所受的合外力为F=-k(x+x0)+mg =-kx-kx0+mg =-kx(符合简谐运动的公式) 例1:做简谐运动的物体，当位移为负值时，以下说法正确的是 （ ） A.速度一定为正值，加速度一定为正值 B.速度不一定为正值,但加速度一定为正值 C.速度一定为负值,加速度一定为正值 D.速度不一定为负值,加速度一定为负值 例2:在简谐运动中,振子每次经过同一位置时,下列各组中描述振动的物理量总是相同的是 （ ） A．速度、加速度、动能 B．加速度、回复力和位移 C．加速度、动能和位移 D．位移、动能、回复力 例3:当一弹簧振子在竖直方向上做简谐运动时，下列说法正确的（ ） A．振子在振动过程中，速度相同时，弹簧的长度一定相等 B．振子从最低点向平衡位置运动过程中，弹簧弹力始终做负功 C．振子在振动过程中的回复力由弹簧的弹力和振子的重力的合力提供 D．振子在振动过程中，系统的机械能一定守恒 例4:关于弹簧振子做简谐运动时的能量，下列说法正确的有 （ ） A．等于在平衡位置时振子的动能 B．等于在最大位移时弹簧的弹性势能 C．等于任意时刻振子动能与弹簧弹性势能之和 D．位移越大振动能量也越大 例5:如图是质点做简谐振动的图像,由此可知: A．t=0时，质点的位移、速度均为零 B．t=1s时，质点的位移为正向最大，速度为零，加速度为负向最大 C．t=2s时，质点的位移为零，速度为负向最大值，加速度为零 D．质点的振幅为5cm， 周期为2s * 高中物理新人教版选修３- 4系列课件 二、弹簧振子模型 1.小球看成质点; 2.忽略弹簧质量; 3.忽略阻力. 三、振动图像(x--t图象) 横坐标t—时间;纵坐标x—偏离平衡位置的位移. 位移x:总是从平衡位置指向振子位置. 4、特征值法:振幅; 周期、频率; 相位. 强弱； 快慢; 步调. 四、简谐运动的描述 1、定义法:位移随时间按正弦规律变化. 3、图象法:是正弦曲线. 2、公式法： 思考1:弹簧振子为什么会做往复运动? 答:1.存在力; 惯性. 思考2:这个力有什么特点? 2.总是指向平衡位置. 1.定义:振动物体受到的总是指向平衡位置的力. 一、简谐运动的回复力 回复力是按力的作用效果命名的. 2.来源: 物体在振动方向上的合力. 3.公式: “-” 表示回复力方向始终与位移方向相反. (胡克定律) k ----弹簧的劲度系数(常量) x ----振子离开平衡位置的位移,简称位移, 方向总是背离平衡位置. (1)大小: 一、简谐运动的回复力