第六节 简谐运动的能量 阻尼振动33794

第六节简谐运动的能量阻尼振动

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、知道什么是阻尼振动和阻尼振动中能量转化的情况。

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。

教学方法：

1、多媒体展示弹簧振子和单摆的振动过程，观察、讨论、阅读课文，得到水平弹簧振子和单摆的振动过程中动能和势能的转化情况。

2、多媒体、结合实验演示，得到阻尼振动的概念。

3、对比认识各种振动的特点。

教学用具：

CAI课件、单摆、水平弹簧振子

教学过程：

一、导入新课：

1、演示：取一个单摆，将摆球拉到一定高度后释放，观察它的摆动情况如何？

2、现象：单摆的振幅会越来越小，最后停下来。

3、思考：实际振动的单摆为什么会停下来呢？

今天，我们就来共同探究这个问题。

二、新课教学：

（一）、简谐运动的能量：

1、用多媒体模拟简谐运动：

2、分析简谐运动中的能量转化情况：

简谐运动A→O O→A′A′→O O→A

能量的变化动能↑↓↑↓势能↓↑↓↑总能不变

3、总结：

⑴、简谐运动在振动过程中系统的能量守恒，振幅保持不变，叫等幅振动或无阻尼振动。

⑵、振幅越大，振动的能量（总机械能）越大。

（二）、阻尼振动：

1、演示：生活中秋千的振动。

2、现象：振幅越来越小，最后停下来。

3、原因：秋千在振动的过程中，不可避免地要克服摩擦及其它阻力做功，系统的机械能就要损耗，振动的振幅就会逐渐减小，机械能耗尽之时，振动就会停下来。

4、总结：

⑴、由于振动系统受到摩擦和其它阻力，即受到阻尼作用，系统的机

械能随着时间而减少，同时振幅也逐渐减小，这样的振动叫阻尼振动（减

幅振动）。

⑵、阻尼过大时，系统将不能发生振动。

5、阻尼振动的图象：

6、说明：

⑴、阻尼一定是阻力，但阻力不一定是阻尼。区别：“阻尼”要消耗系统能量，而“阻力”不一定消耗系统能量。

⑵、要使阻尼振动的振幅不变，需从外界不断地给振动系统补充由于阻尼存在而损耗的能量。

三、巩固练习：

1、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。

2、一个单摆，摆长为L，摆球质量为m，做简谐运动的振幅为A，以平衡位置为重力势能的参考平面，其振动能量为E，在保证摆球做简谐运动的前提下，下列哪些情况会使E增大：（ABD ）

A、保持L、m不变，增大A。

B、保持L、A不变，增大m。

C、保持m、A不变，增大L。

D、保持m、A不变，减小L。

3、右图是单摆做简谐振动的振动图象，可以判定：（AC ）

A、从t１到t２时间内摆球的动能不断增大，势能不断减小。

B、从t ２到t３时间内振幅不断增大。

C、t３时刻摆球处于最低点处，动能最大。

D、t１、t4时刻摆球的动能、动量都相同。

4、下列说法正确的有：（ABD ）

A、阻尼振动就是减幅振动。

B、实际的振动系统不可避免地要受到阻尼作用。

C、阻尼振动的振幅逐渐减小，所以周期也逐渐减小。

D、阻尼过大时，系统将不能发生振动。