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2019-2020年高中物理《簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力和能量》教案1 新人教版選修3-4 教學(xué)目標(biāo) 1. 理解回復(fù)力的物理意義和特點(diǎn); 2. 能夠根據(jù)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力特點(diǎn)證明簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng); 3. 知道簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的機(jī)械能守恒及動(dòng)能和勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化 4. 進(jìn)一步理解簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的周期性和對(duì)稱(chēng)性 教學(xué)重點(diǎn) 回復(fù)力的來(lái)源,特點(diǎn),簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的證明;簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的能量特點(diǎn). 教學(xué)難點(diǎn) 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的證明 教學(xué)過(guò)程 復(fù)習(xí)引入: 1.簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的位移的物理含義是什么?怎么表 示? 2.在彈簧振子一個(gè)周期的振動(dòng)中,振子的合力怎么 變化?方向有什么特點(diǎn)? 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(chēng)為回復(fù)力. 一.回復(fù)力 1.意義:振動(dòng)物體在振動(dòng)方向的合力 2.特點(diǎn):F=－Kx K為振動(dòng)系統(tǒng)的振動(dòng)系數(shù)，在不同的振動(dòng)系統(tǒng)中具體含義不同。 x為質(zhì)點(diǎn)相對(duì)平衡位置的位移，有具體方向。 3.振子在質(zhì)點(diǎn)方向所受合力如果大小與振子相對(duì)平衡位置的位移成正比，方向與位移始終相反，這樣的振動(dòng)是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。 證明以下幾個(gè)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(huì)： 1.回復(fù)力可以由振動(dòng)方向的一個(gè)力充當(dāng)，也可能是振動(dòng)方向的合力！ 2.垂直振動(dòng)方向的受力與振動(dòng)無(wú)關(guān)。 思考：回復(fù)力與時(shí)間的關(guān)系？ 解答: 如圖的彈簧振子的振動(dòng)為簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，位移－ 時(shí)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(diǎn). 二.簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的能量 問(wèn)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(jī)械能E。 3.系統(tǒng)的機(jī)械能（能量）在振動(dòng)過(guò)程中有何特點(diǎn)？ 這兩個(gè)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的能量指什么能量? 1.簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)械能守恒, 動(dòng)能和勢(shì)能之間互相 轉(zhuǎn)化. 2.機(jī)械能E=EKm=EPm 3.實(shí)際振動(dòng)中系統(tǒng)機(jī)械能會(huì)不斷減少,所以簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)是理性化的振動(dòng). *4.動(dòng)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(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，它們之間不發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，振動(dòng)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(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，振動(dòng)過(guò)程中，A、B間無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)，設(shè)彈簧的勁度系數(shù)為k，物體離開(kāi)平衡位置的最大位移為A時(shí)，則A,B之間的動(dòng)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