《简谐运动的回复力和能量》名师教案2.docVIP

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《简谐运动的回复力和能量》教学设计

石家庄市鹿泉区实验高级中学王密珠

一、教材分析

本章前两节研究的是做简谐运动的质点的运动特点，不涉及振子所受的力以及能量转换的情况，是从运动学的角度进行研究的。本节内容是从动力学和能量转换的角度认识简谐运动，进一步认识简谐运动的特点，也是本章的重点内容之一。

二、学情分析

学生对弹簧的弹力比较熟悉，对弹簧振子所受的变力不太容易接受，对回复力是运动方向的合力也易理解。对能量的转换较易理解，对能量随时间的变化规律易模糊，需认真对待。

三、教学目标

（一）、知识与技能

1.知道简谐运动的回复力特点及回复力的来源。

2.知道在什么情况下可以把实际发生的振动看作简谐运动。

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.理解简谐运动的运动规律，掌握在一次全振动过程中位移、回复力、加速度、速度、动能、弹性势能的变化规律

（二）、过程与方法

1、通过对弹簧振子做简谐运动的分析，得到有关简谐运动的一般规律性的结论，使学生知道从个别到一般的思维方法。

2、分析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。

3.主要采用引导学生探究然后总结的方法进行。

（三）、情感态度与价值观

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。四、教学重点、难点

（一）教学重点

1、简谐运动的回复力特征及相关物理量的变化规律。

2、对简谐运动中能量转换和守恒的具体分析

（二）教学难点

1、物体做简谐运动过程中位移、回复力、加速度、速度等变化规律的分析总结

2、对简谐运动中能量转化和守恒的具体分析。

五、教学方法

小组探究、分析与总结、练习

六、教学过程

（一）引入新课

通过我们熟悉的运动形式和所受力的特点，引导学生思考运动形式和受力息息相关，引导学生对弹簧振子受力情况的分析。

物体做匀变速直线运动时，所受的合力大小、方向都不变;物体做匀速圆周运动时，所受的合力大小不变、方向与速度方向垂直并指向圆心。

物体做简谐运动时，所受到的合力有什么特点呢?

（二）精讲点拨简谐运动的回复力

1、从三个问题入手，引导学生分析弹力与位移大小和方向的关系

①弹簧振子在运动过程中受到哪些力的作用？合力由什么力提供？

②合力的大小在振子运动过程中如何变化？

根据胡克定律，弹簧振子的弹力与位移成正比，然后探究弹力的方向与位移方向间的关系，通过下面的表格来寻找规律

③合力的方向向哪？合力的方向与位移方向有什么关系？

通过学生分步骤的填表和分析观察以及探究，不难发现弹簧振子的回复力的方向与位移方向相反的规律。

然后引导学生得出简谐运动的回复力与位移的关系式F=-kx

式中F为回复力；x为偏离平衡位置的位移；k是常数，对于弹簧振子，k是劲度系数，对于其它物体的简谐运动，k是别的常数；负号表示回复力与位移的方向总相反。

总结弹簧振子弹力的特点：

大小与位移成正比

方向与位移方向相反

方向总是指向平衡位置

2、得出简谐运动的定义

如果质点所受的力与它偏离平衡位置的位移大小成正比，并且总是指向平衡位置,质点的运动就是简谐运动.即回复力满足F=-KX的运动就是简谐运动回复力是根据力的效果命名的力

3、做练习巩固知识点

简谐运动的回复力和位移的关系以及简谐运动的定义

练习：做简谐运动的物体,其加速度a随位移x的变化规律应是下图中的哪一个()

练习:弹簧下端挂一质量为M的钢球,如右图所示,试证明此系统在竖直方向上做的机械振动为简谐运动.

（三）、简谐运动的能量（动力学角度分析）

1、先从动力学角度分析半个周期内位移、速度、回复力、动能、弹性势能如何变化？

让学生完成下面的表格，再总结规律

填写下表

如果没有摩擦力和空气阻力，在简谐运动过程中就只有动能和势能的相互转化，振动的机械能守恒。振动系统的能量与振动的振幅有关。

2、学生通过探究总结能量变化规律

总结动能大小的变化规律

总结弹性势能的变化规律

总结总能量的变化规律

3、从图像的角度认识能量（方法是和实际过程做好对应）

（四）、简谐运动的运动性质分析：

通过小组探究的方式进行分析和总结

从B→O

从O→A

从A→O

从O→B

分析并强调都是非匀变速直线运动

（五）总结简谐运动的特点小组先探究、再进行分析和总结

1、回复力与位移成正比而方向相反，总是指向平衡位置。

2、简谐运动是一种理想化的运动，振动过程中无阻力，所以振动系统机械能守