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我们学过哪些运动及其受力如何？

导入新课. 直线和曲线. 我们学过哪些运动及其受力如何？. F 合 的方向与速度在一条直线上. F 合 的方向与速度方向有一夹角. F 合 的方向与速度方向始终垂直. 说明： 物体的运动跟它的受力有关，振动的受力有何特点呢？. 第三节 简谐运动的回复力和能量. 教学目标. 知识与能力 :. 1. 理解回复力的概念. 2. 理解简谐运动中位移、速度、回复力和加速度的变化规律. 3. 理解水平弹簧振子中动能、势能及总能量的变化规律. 过程与方法 :.

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我们学过哪些运动及其受力如何？

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Presentation Transcript

  1. 导入新课 直线和曲线 我们学过哪些运动及其受力如何？

  2. F合的方向与速度在一条直线上 F合的方向与速度方向有一夹角 F合的方向与速度方向始终垂直 说明： 物体的运动跟它的受力有关，振动的受力有何特点呢？

  3. 第三节 简谐运动的回复力和能量

  4. 教学目标 知识与能力: 1. 理解回复力的概念 2. 理解简谐运动中位移、速度、回复力和加速度的变化规律 3. 理解水平弹簧振子中动能、势能及总能量的变化规律

  5. 过程与方法: 1.会分析简谐运动中位移、速度、回复力和加速度的变化规律 2.会分析水平弹簧振子中动能、势能及总能量的变化规律

  6. 情感、态度与价值观： 研究生活 1.通过对受力和能量转化的研究来提高学生的分析能力 热爱生活 2.培养热爱生活的情趣

  7. 教学重难点 重点 用动力学及能量观点来分析简谐运动 难点 对回复力的理解及振动形成原因的认识

  8. 本节导航 1、简谐运动的回复力 2、简谐运动中的各个物理量变化规律 3、简谐运动的能量

  9. 1﹑简谐运动的回复力

  10. 想一想 观察弹簧振子的运动 弹簧振子为什么这样运动？

  11. 振动形成原因： 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，由于弹簧对它有指向平衡位置的力而作加速或减速运动。

  12. 一、简谐运动的回复力 1. 回复力：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。

  13. 怎样理解回复力这个概念？ 回复力是产生振动的必要条件。提供回复力的可以是某个力，也可以是某个力的分力，还可以是几个力的合力。

  14. 2. 振动的位移（x）：方向由平衡位置起背离平衡位置。回复力的方向与振子的位移方向始终相反。

  15. F= k x － 位移 回复力 劲度系数 水平方向弹簧振子回复力F和位移X的关系

  16. 位移 F= kx － 回复力 比例系数 3. 简谐运动： 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振动。 （“－”表示回复力与位移的方向相反）

  17. 音叉的振动可以看成是简谐运动

  18. 在劲度系数为k，原长为L0的固定于一点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，小木块的振动是简谐运动吗？在劲度系数为k，原长为L0的固定于一点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，小木块的振动是简谐运动吗？

  19. x0 o 正方向 如图所示，振子的平衡位置为o，向下方向为正方向， 此时弹簧的形变为x0，根据胡克定律及平衡条件有 mg-kx0=0 当振子向下偏离平衡位置为x时，回复力（即合外力）为： F=mg-k(x0+x) 两式联立可以得F=-kx，物体振动时的回复力符合简谐运动的条件。 即竖直方向的弹簧振子是简谐运动。

  20. F= kx － 归纳 ——判断是否做简谐运动的依据

  21. 简谐运动的运动规律 加速度 加速度随位移的变化而变化，所以简谐运动是一种非匀变速运动。

  22. 2﹑简谐运动中各个物理量变化规律

  23. 二、简谐运动中各个物理量变化规律 简谐运动是变加速运动，在平衡位置处速度最大，在最大位移处速度为零。速度的变化也具有周期性。 速度：

  24. hkjk 请观看弹簧振子的振动 向右 向右 向左 向左 变大 最大 变小 最大 0 向左 向左 向右 向右 变大 变小 最大 最大 0 向左 向左 向左 变小 0 变大 最大 0

  25. 思考 作简谐运动的物体，当它每次经过同一位置时，一定相同的物理量是（ ） A. 速度 B. 位移 C. 回复力 D. 加速度 BCD

  26. 三、简谐运动的能量 O A B A A-O O O-B B X 0 向右增大 向左减小 向左最大 向右最大 F、a 向右最大 0 向左增大 向左最大 向右减小 v 0 0 向右最大 向右减小 向右增大 动能 0 增大 最大 减小 0 势能 最大 减小 0 增大 最大

  27. 简谐运动中动能和势能在发生相互转化，但机械能的总量保持不变，即机械能守恒。简谐运动中动能和势能在发生相互转化，但机械能的总量保持不变，即机械能守恒。 简谐运动是一种理想化模型 简谐运动的能量与振幅有关，振幅越大，振动的能量越大。

  28. 3﹑简谐运动的能量

  29. E 0 t 试画出物体在做简谐运动时的Ek-t和Ep-t及E-t图象： 势能 机械能 O A B 动能

  30. 课堂小结 1.回复力：方向总是指向平衡位置，使物体回到平衡位置的力。 2.振动的位移（x）：方向由平衡位置起背离平衡位置。

  31. 3.简谐运动：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振动。 4.简谐运动中的各个物理量变化规律 V a x Ek Ep 都随物体的振动做周期性的变化 5.简谐运动中机械能守恒

  32. 课堂练习 1. 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 BCD

  33. 2. 做简谐运动的物体，当位移为负值时，以下说法正确的是 （ ） B 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

  34. O B 3.如图所示，某一时刻弹簧振子的小球运动到平衡位置右侧，距平衡位置O点3cm处的B点，已知小球的质量为1kg，小球离开平衡位置的最大距离为5cm，弹簧的劲度系数为200N/m，求： （1）最大回复力的大小是多少？ （2）在B点时小球受到的回复力的大小和方向？ （3）此时小球的加速度大小和方向？

  35. 解（1）最大回复力F=kx= 200×0.05N=10N （2） 在B点的回复力大小为 FB=Kx1=200×0.03N=6N 方向由B指向O （3）根据牛顿第二定律可得 =6

  36. 4.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（ ） C D 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

  37. 5. 关于弹簧振子做简谐运动时的能量，下列说法正确的有 （ ） ABC 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

  38. 6.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 B C

  39. 7.一个弹簧振子在光滑的水平面上做简谐运动，其中有两个时刻弹簧振子的弹力大小相等，但方向相反，则这两个时刻振子的（ ） A．速度一定大小相等,方向相反 B．加速度一定大小相等,方向相反 C．位移一定大小相等,但方向不一定相反 D．以上三项都不一定大小相等方向相反 B

  40. 8. 弹簧振子在做简谐运动时（ ） A.加速度大小和位移大小成正比，方向相反 B.加速度大小和位移大小成正比，方向相同 C.速度和位移大小成正比，方向相同 D. 速度和位移大小成正比，方向相反 A

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