《11.3__简谐运动的回复力和能量》教学设计

《11.3 简谐运动的回复力和能量》

回忆前面学的判断物体是否做简谐运动的方法？ 课件展示：两种判断物体是否做简谐运动的条件： ①x-t 图像为正弦曲线 ②F-x 满足 F=-kx 的形式 下面用第二种方法来判断竖直的弹簧拉一个小球的

振动是不是简谐运动？

提醒：先找平衡位置。因为x 为振子到平衡位置的

位移。

规定向下为正方向 平衡位置:0kx mg =

振子在C 点受到的弹力为:()0'

x x k F +=

振子受的回复力

()kx

kx kx mg x x k mg F mg F -=--=+-=-=00'

回复力与位移的关系符合简谐运动的定义

问：此时弹簧振子的回复力还是不是弹簧的弹力？（不是）那是什么？指点受到的合力

重力和弹力的合力

所以说：回复力不一定是弹力可能是几个力的合力。

振动具有周期性和重复性，在振动过程中，相关物理量的变化情况分析：x ；a ；F ；v

三、简谐运动的能量

因不考虑各种阻力，因而振动系统的总能量守恒。（用CAI 课件模拟弹簧振子的振动，分别显示分析x 、F 、a 、v 、E k 、E p 、E 的变化情况）

观察振子从A →O →B →O →A 的一个循环，这一循环可分为四个阶段：A →O 、O →B 、B →O 、O →A ，分析在这四个阶段中上述各物理量的变化，并将定性分析的结论填入表格中。

分析：弹簧振子由C →O 的变化情况

分步讨论弹簧振子在从C →O 运动过程中的位移、回复力、加速度、速度、动能、势能和总能量的变化规律。

①从C 到O 运动中，位移的方向如何?大小如何变化?

由C 到O 运动过程中，位移方向由O →C ，随着振子不断地向O 靠近，位移越来越小。

②从C 到O 运动过程中，小球所受的回复力有什么特点?

11.3 简谐运动的回复力和能量

思考题：竖直方向振动的弹簧振子所做的振动

是不是简谐运动 步骤：

1、找平衡位置，并受力分析

2、找实际位置的位移

3、找实际位置，并受力分析

4、找回复力，列出表达式

判断简谐运动中x ，F ， a ，v 的变化规律

振子的运动各物理量 C →O O → B B →O O →C 位移的方向怎样？ 大小如何变化？

回复力的方向怎样？大小如何变化？ 加速度的方向怎样？大小如何变化？ 速度的方向怎样？ 大小如何变化？

动能 弹性势能 机械能

反馈练习：

O

C B F F

1、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

2、做简谐运动的质点通过平衡位置时，具有最大值的物理量是（）。

A．加速度 B．速度 C．位移 D．回复力

3、弹簧振子作简谐运动时，以下说法正确的是 ( ) A．振子通过平衡位置时，回复力一定为零

B．振子做减速运动，加速度却在增大

C．振子向平衡位置运动时,加速度方向与速度方向相反

D．振子远离平衡位置运动时,加速度方向与速度方向相反

开放题：

这是一个竖直方向弹簧振子，质点的x-t图像如图，从图像中能得到什么信息？

2 -2

O