简谐运动的回复力和能量说课

一、教材分析

本节内容是从动力学和能量转换的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、教学目标

　　（一）、知识与技能

　  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）、过程与方法

　　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）、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。

三、教学重点难点

教学重点

　　对简谐运动中回复力的分析。

教学难点

　 关于简谐运动中能量的转化。

四、学情分析

学生对弹簧的弹力比较熟悉，对弹簧振子的受力容易接受，对回复力是运动方向的合力也易理解，但对平衡位置合力不为零的简谐运动较陌生，需强调对其实质的把握。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。

五、教学方法

实验、观察与总结

六、课前准备

弹簧振子、坐标纸、预习学案

七、课时安排  1课时

八、教学过程

（一）预习检查、总结疑惑

学生回答预习学案的内容，提出疑惑

（二）精讲点拨

1. 简谐运动的回复力

a. 简谐运动的回复力

弹簧振子振动时，回复力与位移是什么关系？

归纳

根据胡克定律，弹簧振子的回复力与位移成正比，与位移方向相反。

回复力具有这种特征的振动叫简谐运动。

   物体在跟位移大小成正比，并且总指向平衡位置的力作用下的振动，叫做简谐运动。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。

b、弹簧振子的振动只是简谐运动的一种。质点方向所受合力如果大小与振子相对平衡位置的位移成正比，方向与位移始终相反，这样的振动是简谐运动。

c、证明;竖直悬挂的弹簧振子的振动为简谐振动

d、如图的弹簧振子的振动为简谐运动，位移－时间关系为x＝Asinωt，

回复力

F＝－Kx，

所以有  F＝－KA sinωt=－F_m sinωt

    可以用不同的图像表示上述特点.

2、简谐运动的能量

演示：水平方向的弹簧振子：已知轻质弹簧的劲度系数为K，k振幅为A。

观察振子的位移、速度、加速度、受力并填写下表

问题：

　①弹簧振子或单摆在振幅位置时具有什么能?该能量是如何获得的?

　②振子或单摆在平衡位置时具有什么能?该能量又是如何获得的?

　③ 依据表格分别画出位移、回复力、加速度、速度、动能、弹性势能随时间变化的函数图像。

（三）课堂小结

1.振动物体都具有能量，能量的大小与振幅有关。振幅越大，振动的能量也越大。

　　2.对简谐运动而言，振动系统一旦获得一定的机械能，振动起来，这一个能量就始终保持不变，只发生动能与势能的相互转化。

　　3.振动系统由于受到外界阻尼作用，振动系统的能量逐渐减小，振幅逐渐减小，这种振动叫阻尼振动，实际的振动系统都是阻尼振动，简谐振动只是一种理想的模型。

（四）反思总结，当堂检测

（五）布置作业：问题与练习2、3、4

九、板书设计

（一）、回复力

振子在质点方向所受合力如果大小与振子相对平衡位置的位移成正比，方向与位移始终相反，这样的振动是简谐运动。

（二）、简谐运动的能量

1.简谐运动系统的机械能守恒, 动能和势能之间互相转化.

2.机械能E=E_Km=E_Pm

3.实际振动中系统机械能会不断减少,所以简谐运动是理想化的振动.

4.动力学物理量周期和能量变化的周期

十、教学反思

1、回复力是一种效果力，需特别强调。

2、简谐运动系统的动能和势能之间互相转化，总机械能守恒，需无能量损失，所以是理想状态也许强调。