2.3简谐运动的回复力和能量学案 （无答案） -（2019）新人教版高中物理高二选择性必修第一册.doc

1、物理导学案 创编人： 审核人： 使用时间：高一下学期 编号： 3简谐运动的回复力和能量 导学案班级： 姓名： 小组： 小组评价： 教师评价： 【预习目标】理解回复力的概念、简谐运动的能量【使用说明】1.先阅读课本内容，理解课本基础知识，有疑问的用红色笔做好疑难标记。完成教材助读设置问题，依据发现的问题再研读教材或者查阅资料，解决问题。将预习中不能解决的问题填在疑惑卡上。2.分层完成，A层全部完成并梳理知识结构，标“”的题目要求B层选做。小组长职责，知道引领小组各层成员按时完成任务，人人达标。3自主阅读学习法、合作学习法、实验探究【学习目标】1. 物理观念理解回复力的概念、简谐运动的能量2. 科

2、学思维会用动力学方法，分析简谐运动的变化规律3.科学探究能定性地说明弹簧振子系统的机械能守恒【情境导学】 问 题 ？当我们把弹簧振子的小球拉离平衡位置释放后，小球就会在平衡位置附近做简谐运动。小球的受力满足什么特点才会做这种运动呢？ 阅读本节教材，回答第41页“问题”并梳理必要知识点教材第41页问题提示：小球受到的力与小球偏离平衡位置的位移大小成正比，并且总指向平衡位置一、简谐运动的回复力1回复力(1)定义：振动质点受到的总能使其回到_的力(2)方向：指向_(3)表达式：F_2简谐运动的动力学特征如果物体在运动方向上所受的力与它偏离平衡位置位移的大小成_，并且总是指向_，质点的运动就是简谐运动

3、说明：(3)式中k是比例系数，并非弹簧的劲度系数(水平弹簧振子中的k才为弹簧的劲度系数)，其值由振动系统决定，与振幅无关二、简谐运动的能量1振动系统(弹簧振子)的状态与能量的对应关系弹簧振子运动的过程就是_和_互相转化的过程(1)在最大位移处，_最大，_为零(2)在平衡位置处，_最大，_最小2简谐运动的能量特点：在简谐运动中，振动系统的机械能守恒，而在实际运动中都有一定的能量损耗，因此简谐运动是一种理想化的模型2(多选)弹簧振子在光滑水平面上做简谐运动，在振子向平衡位置运动的过程中()A振子所受的回复力逐渐增大B振子的位移逐渐减小C振子的速度逐渐减小D振子的加速度逐渐减小3.(多选)把一个小球

4、套在光滑细杆上，球与轻弹簧相连组成弹簧振子，小球沿杆在水平方向做简谐运动，它围绕平衡位置O在A、B间振动，如图所示，下列结论正确的是()A小球在O位置时，动能最大，加速度最小B小球在A、B位置时，动能最小，加速度最大C小球从A经O到B的过程中，回复力一直做正功D小球从B到O的过程中，振子振动的能量不断增加简谐运动的回复力观察水平弹簧振子的振动问题1：如图所示，当把振子从静止的位置O拉开一小段距离到A再放开后，它为什么会在AO A之间振动呢？问题2：弹簧振子振动时，回复力与位移有什么关系呢？提示：1.当振子离开平衡位置后，振子受到总是指向平衡位置的回复力作用，这样振子就不断地振动下去2振子的回复

5、力跟其偏离平衡位置的位移大小成正比，方向相反1回复力的性质回复力是根据力的效果命名的，它可以是一个力，也可以是多个力的合力，还可以由某个力的分力提供如图甲所示，水平方向的弹簧振子，弹力充当回复力；如图乙所示，竖直方向的弹簧振子，弹力和重力的合力充当回复力；如图丙所示，m随M一起振动，m的回复力是静摩擦力甲乙丙2简谐运动的回复力的特点(1)由Fkx知，简谐运动的回复力大小与振子的位移大小成正比，回复力的方向与位移的方向相反，即回复力的方向总是指向平衡位置(2)公式Fkx中的k指的是回复力与位移的比例系数，而不一定是弹簧的劲度系数，系数k由振动系统自身决定(3)根据牛顿第二定律得，ax，表明弹簧振

6、子做简谐运动时振子的加速度大小也与位移大小成正比，加速度方向与位移方向相反名师点睛：因xAsin(t)，故回复力FkxkAsin(t)，可见回复力随时间按正弦规律变化【例1】一质量为m的小球，通过一根轻质弹簧悬挂在天花板上，如图所示(1)小球在振动过程中的回复力实际上是_；(2)该小球的振动是否为简谐运动？判断是否为简谐运动的方法(1)以平衡位置为原点，沿运动方向建立直线坐标系(2)在振动过程中任选一个位置(平衡位置除外)，对振动物体进行受力分析(3)将力在振动方向上分解，求出振动方向上的合力(4)判定振动方向上合外力(或加速度)与位移关系是否符合Fkx(或ax)，若符合，则为简谐运动，否则不

7、是简谐运动1(多选)如图所示，弹簧振子在光滑水平杆上的A、B两点之间做往复运动，下列说法正确的是()A弹簧振子在运动过程中受重力、支持力和弹簧弹力的作用B弹簧振子在运动过程中受重力、支持力、弹簧弹力和回复力作用C弹簧振子由A向O运动的过程中，回复力逐渐增大D弹簧振子由O向B运动的过程中，回复力的方向指向平衡位置简谐运动的能量教材第42页“做一做”答案位置QQOOOPP位移的大小最大0最大速度的大小0最大0动能0最大0弹性势能最大0最大机械能不变不变不变不变不变如图所示的弹簧振子观察振子从BOCOB的一个循环请思考：(1)振子在振动过程中动能、势能的变化规律(2)振子在振动过程中机械能守恒吗？提

8、示：(1)振子的动能变化规律：BO过程动能增大，O点动能最大，OC动能减小振子的势能变化规律：振子在B、C两点势能最大，BO过程势能减小，O点势能为0，OC过程势能增大(2)振子在振动过程中只有弹力做功，故机械能守恒1简谐运动的能量做简谐运动的物体在振动中经过某一位置时所具有的势能和动能之和，称为简谐运动的能量2对简谐运动的能量的理解注意以下几点决定因素简谐运动的能量由振幅决定.能量的获得最初的能量来自外部，通过外力做功获得.能量的转化系统只发生动能和势能的相互转化，机械能守恒.理想化模型(1)力的角度：简谐运动不考虑阻力(2)能量转化角度：简谐运动不考虑因克服阻力做功带来的能量损耗.3.决定

9、能量大小的因素振动系统的机械能跟振幅有关，对一个给定的振动系统，振幅越大，振动越强，振动的机械能越大；振幅越小，振动越弱，振动的机械能越小名师点睛：(1)在振动的一个周期内，动能和势能完成两次周期性变化(2)振子运动经过平衡位置两侧的对称点时，具有相等的动能和相等的势能【例2】如图所示，一轻弹簧一端固定，另一端连接一物块构成弹簧振子，该物块是由a、b两个小物块粘在一起组成的物块在光滑水平面上左右振动，振幅为A0，周期为T0.当物块向右通过平衡位置时，a、b之间的粘胶脱开；以后小物块a振动的振幅和周期分别为A和T，则A_A0(选填“”“”或“”)，T_T0(选填“”“”或“”)简谐运动的能量同一

10、简谐运动中的能量只由振幅决定，即振幅不变时系统能量不变，当位移最大时系统的能量体现为势能，动能为零，当处于平衡位置时势能最小，动能最大，这两点是解决此类问题的突破口训练角度1简谐运动的运动学、动力学特征2如图所示，一弹簧振子在一条直线上做简谐运动，第一次先后经过M、N两点时速度v(v0)相同那么，下列说法正确的是()A振子在M、N两点所受弹簧弹力相同B振子在M、N两点对平衡位置的位移相同C振子在M、N两点加速度大小相等D从M点到N点，振子先做匀加速运动，后做匀减速运动训练角度2简谐运动的能量3(多选)如图所示，轻质弹簧下面挂一个质量为m的物体，物体在竖直方向做振幅为A的简谐运动，当物体振动到最

11、高点时，弹簧正好为原长在物体做简谐运动的过程中，弹簧一直处于弹性限度内，重力加速度为g，则在物体振动过程中()A物体在最低点时的弹力大小为2mgB弹簧的弹性势能和物体的动能总和不变C弹簧的最大弹性势能等于2mgAD物体的最大动能等于mgA1 物理观念：_2科学思维：_3科学探究：_3简谐运动的回复力和能量训练案班级： 姓名： 小组： 小组评价： 教师评价： 【学习目标】能应用规律解决实际问题1(多选)关于做简谐运动物体的平衡位置，下列叙述正确的是()A是回复力为零的位置B是回复力产生的加速度改变方向的位置C是速度为零的位置D是回复力产生的加速度为零的位置2(多选)关于简谐运动，以下说法正确的是()A回复力可能是物体受到的合外力B回复力是根据力的作用效果命名的C振动中位移的方向是不变的D物体振动到平衡位置时所受合外力一定等于零3(多选)如图所示是某一质点做简谐运动的图像，下列说法正确的是 ()A在第1 s内，质点速度逐渐增大B在第2 s内，质点速度逐渐增大C在第3 s内，动能转化为势能D在第4 s内，动能转化为势能4.如图所示，将弹簧振子从平衡位置拉下一段距离x，释放后振子在A、B间振动，且AB20 cm，振子由A到B的时间为0.1 s若使振子在AB10 cm间振动，则振子由A到B的时间为_9