粤教版选修3-4第一章12 《简谐运动的力和能量特征》(教案)

粤教版选修3-4第一章12 《简谐运动的力和能量特征》(教案)

教学目标

1.知识与技能

(1)理解简谐运动的力的特征.

(2)知道弹簧振子的回复力,其公式表达以及物理意义.

(3)初步了解简谐运动的动能、势能、机械能的变化特征,能半定量地说明弹性

势能与动能的转化.

(4)知道振幅越大,振动的总机械能越大.

(5)能清晰地描绘弹簧振子完成一次全振动过程中位移、回复力、加速度、速度、

动能、弹性势能、机械能的变化情况.

2.过程与方法

(1)经历仔细观察与认真思考弹簧振子的简谐运动在不同位置的受力与速度情况,

掌握简谐运动的力的特征..

(2)通过教师的诱导,启发学生学习,了解简谐运动的能量的特点.

(3)通过同学间交流与讨论的合作学习,分析简谐运动的全振动过程中位移、回

复力、加速度、速度、动能、弹性势能、机械能的变化情况.

3.情感、态度与价值观

(1)尊重物理情境的客观分析,培养学生对科学世界的辩证唯物的科学观念.

(2)善于抽取、发现物理规律,客观地分析规律的物理含义,知道规律的内涵与

外延,养成良好的学习习惯.

(3)经历"交流与讨论"的学习过程,使学生明白教师与学生、学生与学生相互

合作学习是共同进步的良好途径.

教学重点、难点

简谐运动的回复力及能量特征

教学过程

一、简谐运动力的特征:回复力

观察振子的运动,可以看出振子在做变速运动,请同学们分析一下振子做往复运动的原因是什么?可以先画出弹簧伸长时振子的受力分析,再分组讨论。

再让学生对弹簧被压缩时的振子进行受力分析。

教师总结:从两次受力分析中可以看出弹簧无论是被拉伸还是被压缩,其产生的弹力总是指向平衡位置o,其作用效果就是使振子回到平衡位置o点。所以,我们根据弹力f的这一作用效果把这个力命名为回复力,其方向总是指向平衡位置。

继续观察振子的运动,并运用已有的知识来分析各时刻弹簧振子所受的回复力的情况,判断振子是否在做匀变速运动?

学生答:不是。

教师总结:力学中学习过胡克定律f=kx,公式中的k值与弹簧的弹性强弱有关,x是指弹簧长度的变化量。在振动过程中x指的就是振动的位移。但由于回复力的方向总是指向平衡位置而位移的方向总是由平衡位置指向末位置,两者方向相反,因此,回复力的公式为: f=-kx

由于振动过程中位移是个变量,所以回复力也是一个变量,又因为根据牛顿第二定律f=ma,加速度是由回复力产生的其大小与力的大小成正比,方向与力的方向一致,所以加速度也是一个变量。因此,振子不做匀变速运动。

总结:⑴回复力是产生振动的必要条件之一;

⑵回复力方向总是指向平衡位置,它可以是一个力、也可以是几个力的合力或某个力的分力;

⑶产生振动的第二个必要条件是阻力足够小。

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