《11.3--简谐运动的回复力和能量》教学设计
《简谐运动的回复力和能量--优质获奖精品教案 (12)
课时11.3简谐运动的回复力和能量1.理解回复力的概念,会根据回复力的特点判断物体是否做简谐运动。
2.会用动力学的方法分析简谐运动中位移、速度、回复力和加速度的变化规律。
3.会用能量守恒的观点分析水平弹簧振子中动能、势能、总能量的变化规律。
重点难点:回复力的特点、简谐运动的动力学分析及能量分析。
教学建议:前两节研究的是做简谐运动的质点的运动特点,不涉及它所受的力以及能量转换的情况,是从运动学的角度研究的。
而本节要讨论它所受的力和能量转换的情况,是从动力学和能量的角度研究的。
教学中要讲清回复力是根据振动物体所受力的效果来命名的,振子的惯性使振子远离平衡位置时,回复力总是使振子回到平衡位置,正是这一对矛盾才使振子形成振动。
从能量守恒的角度对简谐运动进行分析时,只限于对水平弹簧振子。
导入新课:很多同学都喜欢荡秋千,你思考过吗,为什么一次次荡起的秋千还会一次次回到最低点?又为什么荡秋千时能荡得很高?1.简谐运动的动力学特征(1)回复力的方向跟振子偏离平衡位置的位移方向①相反(填“相同”或“相反”),总是指向②平衡位置,它的作用是使振子能③回到平衡位置。
(2)水平放置的弹簧振子做简谐运动时,其回复力可表示为④F=-kx,式中k为比例系数,也是弹簧的劲度系数;负号表示⑤力F与位移x方向相反。
(3)如果质点受到的力与它偏离平衡位置的位移大小成⑥正比,并且总指向⑦平衡位置,该质点的运动就是简谐运动。
2.简谐运动的能量的特征(1)弹簧振子的速度在不断变化,因而它的⑧动能在不断变化;弹簧的形变量在不断变化,因而它的⑨势能在不断变化。
(2)理论证明:若忽略能量损耗,在弹簧振子运动的任意位置,系统的⑩动能与势能之和都是一定的,与机械能守恒定律相一致。
(3)实际运动都有一定的能量损耗,所以简谐运动是一种理想化模型。
1.回复力是按性质命名的力还是按效果命名的力?解答:回复力是按效果命名的力。
2.弹簧振子在什么位置动能最大?在什么位置势能最大?解答:在平衡位置动能最大,在最大位移处势能最大。
教学设计9：11.3 简谐运动的回复力和能量
11.3 简谐运动的回复力和能量教学目标1．掌握简谐运动回复力的特征。
2．对水平的弹簧振子，能定量地说明弹性势能与动能的转化。
教学过程一、简谐运动的回复力在已学的知识当中，我们知道不同的运动受的力也是不同的，例如：物体静止或匀速直线运动，所受合力为零；物体匀变速直线运动，所受合力为大小和方向都不变的恒力；物体匀速圆周运动，所受合力大小不变，方向时刻都在改变，但方向总指向圆心。
那么物体简谐运动时，所受合力有何特点呢？当把弹簧振子从它静止的位置O拉开一小段距离到A再放开后，它会在A－O－B之间振动。
为什么会振动？物体做机械振动时，一定受到指向中心位置的力，这个力的作用总能使物体回到中心位置，我们把这个力叫做简谐运动的回复力。
1、定义：受到总能使振动物体回到平衡位置，且始终指向平衡位置的力2、方向：始终指向平衡位置3、特点：回复力是根据力的效果命名的，不是什么新的性质的力，4、来源：振动方向的合力，可以是重力，弹力，摩擦力，还可以是几个力的合力或某个力的分力，对于水平方向的弹簧振子，回复力就是弹簧的弹力。
振子由于惯性而离开平衡位置，当振子离开平衡位置后，振子所受的回复力总是使振子回到平衡位置，这样不断地进行下去就形成了振动。
振动的平衡位置O也可以说成是振动物体振动时受到的回复力为零的位置。
5．回复力与位移关系弹簧振子的位移总是相对于平衡位置而言的，即初位置是平衡位置，位移可以用振子的位置坐标x来表示，方向始终从平衡位置指向振子（外侧）。
回复力的方向始终指向平衡位置，因而回复力的方向与振子的位移方向始终相反。
对于水平方向的弹簧振子，回复力就是弹簧的弹力。
在弹簧发生弹性形变时，弹簧振子的回复力F跟振子偏离平衡位置的位移x成正比，方向跟位移的方向总是相反。
二、简谐运动的动力学特征：F=-kx式中F 为回复力，x 为偏离平衡位置的位移，k 是劲度系数，负号表示回复力与位移的方向总相反。
大量理论研究表明：如果质点所受的力与它偏离平衡位置的位移大小成正比，并且总指向平衡位置，质点的运动就是简谐运动。
简谐运动的回复力和能量 教学设计 说课稿
简谐运动的回复力和能量教学目标：（一）物理观念1、理解简谐运动的运动规律，掌握在一次全振动过程中位移、回复力、加速度、速度变化的规律。
2、掌握简谐运动回复力的特征。
3、对水平的弹簧振子，能定量地说明弹性势能与动能的转化。
（二）科学思维、科学探究1、通过对弹簧振子所做简谐运动的分析，得到有关简谐运动的一般规律性的结论，使学生知道从个别到一般的思维方法。
2、分析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。
（三）科学态度与责任通过物体做简谐运动时的回复力和惯性之间关系的教学，使学生认识到回复力和惯性是矛盾的两个对立面，正是这一对立面能够使物体做简谐运动。
教学重点：1、简谐运动的回复力特征及相关物理量的变化规律。
2、对简谐运动中能量转化和守恒的具体分析。
教学难点：1、物体做简谐运动过程中位移、回复力、加速度、速度等变化规律的分析总结。
2、关于简谐运动中能量的转化。
实验演示：讨论与归纳、推导与列表对比、多媒体模拟展示教学用具：CAI 课件、水平弹簧振子教学过程：（一）引入新课教师：前面两节课我们从运动学的角度研究了简谐运动的规律，不涉及它所受的力。
我们已知道：物体静止或匀速直线运动，所受合力为零；物体匀变速直线运动，所受合力为大小和方向都不变的恒力；物体匀速圆周运动，所受合力大小不变，方向总指向圆心。
那么物体简谐运动时，所受合力有何特点呢？这节课我们就来学习简谐运动的动力学特征。
（二）新课教学1、简谐运动的回复力（1）振动形成的原因（以水平弹簧振子为例）问题：（如图所示）当把振子从它静止的位置O 拉开一小段距离到A 再放开后，它为什么会在A －O －A ＇之间振动呢？分析：物体做机械振动时，一定受到指向中心位置的力，这个力的作用总能使物体回到中心位置，这个力叫回复力。
回复力是根据力的效果命名的，对于水平方向的弹簧振子，它是弹力。
①回复力：振动物体受到的总能使振动物体回到平衡位置，且始终指向平衡位置的力，叫回复力。
简谐运动的回复力和能量+示范教案
简谐运动的回复力和能量教学目标(1)会分析弹簧振子的受力情况，理解回复力的概念。
(2)认识位移、速度、回复力和加速度的变化规律及相互联系。
(3)会用能量观点分析水平弹簧振子动能、势能的变化情况，知道简谐运动中机械能守恒。
教学重难点教学重点(1)理解回复力的概念。
(2)位移、速度、回复力和加速度的变化规律。
(3)简谐运动中动能和势能的变化。
教学难点从回复力角度证明物体的运动是简谐运动。
教学准备水平弹簧振子，多媒体课件教学过程新课引入教师设问：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？根据牛顿运动定律，可以作出以下判断：做简谐运动的物体偏离平衡位置向一侧运动时，一定有一个力迫使物体的运动速度逐渐减小直到减为0，然后物体在这个力的作用下，运动速度又由0逐渐增大并回到平衡位置；物体由于惯性，到达平衡位置后会继续向另一侧运动，这个力迫使它再一次回到平衡位置；正是在这个力的作用下，物体在平衡位置附近做往复运动。
我们把这样的力称为回复力。
讲授新课一、简谐运动的回复力教师活动：做简谐运动的物体受到的回复力有什么特点？下面我们以弹簧振子做简谐运动为例进行分析。
如图1甲，当小球在O 点(平衡位置)时，所受的合力为0；在O 点右侧任意选择一个位置P ，无论小球向右运动还是向左运动，小球在P 点相对平衡位置的位移都为x ，受到的弹簧弹力如图1乙所示。
从图中可以看出，迫使小球回到平衡位置的回复力应该是由弹簧弹力提供的，回复力大小为F =kx (k 为弹簧的劲度系数)，方向指向平衡位置。
同样道理，当小球在O 点左侧某一位置Q 时，迫使小球回到平衡位置的回复力还是由弹簧弹力提供，大小仍为F =kx (如图1丙所示)，方向指向平衡位置。
从上面的分析可以看出，弹簧对小球的弹力是小球做简谐运动的回复力，(1)回复力的特点：大小与小球相对平衡位置的位移成正比，方向与位移方向相反。
《简谐运动的回复力和能量》教案
11.3、简谐运动的回复力和能量示范教案一、教学目的1．掌握简谐运动的定义；了解简谐运动的运动特征；掌握简谐运动的动力学公式；了解简谐运动的能量变化规律。
2．引导学生通过实验观察，概括简谐运动的运动特征和简谐运动的能量变化规律，培养归纳总结能力。
3．结合旧知识进行分析，推理而掌握新知识，以培养其观察和逻辑思维能力。
二、教学难点1．重点是简谐运动的定义；2．难点是简谐运动的动力学分析和能量分析。
三、教具：弹簧振子，挂图。
四、主要教学过程（一）引入新课提问1：什么是机械振动？答：物体在平衡位置附近做往复运动叫机械振动。
提问2：振子做什么运动？日常生活中经常会遇到机械振动的情况：机器的振动，桥梁的振动，树枝的振动，乐器的发声，它们的振动比较复杂，但这些复杂的振动都是由简单的振动的组成的，因此，我们的研究仍从最简单、最基本的机械振动开始。
刚才演示的就是一种最简单、最基本的机械振动，叫做简谐运动。
提问3：过去我们研究自由落体等匀变速直线运动是从哪几个角度进行研究的？今天，我们仍要从运动学（位移、速度、加速度）研究简谐运动的运动性质；从动力学（力和运动的关系）研究简谐运动的特征，再研究能量变化的情况。
（二）新课教学（第二次演示竖直方向的弹簧振子）提问4：大家应明确观察什么？（物体）提问5：上述四个物理量中，哪个比较容易观察？提问6：做简谐运动的物体受的是恒力还是变力？力的大小、方向如何变？小结：简谐运动的受力特点：回复力的大小与位移成正比，回复力的方向指向平衡位置提问7：简谐运动是不是匀变速运动？小结：简谐运动是变速运动，但不是匀变速运动。
加速度最大时，速度等于零；速度最大时，加速度等于零。
提问8：从简谐运动的运动特点，我们来看它在运动过程中能量如何变化？让我们再来观察。
提问9：振动前为什么必须将振子先拉离平衡位置？（外力对系统做功）提问10：在A点，振子的动能多大？系统有势能吗？提问11：在O点，振子的动能多大？系统有势能吗？提问12：在D点，振子的动能多大？系统有势能吗？提问13：在B，C点，振子有动能吗？系统有势能吗？小结：简谐运动过程是一个动能和势能的相互转化过程。
11.3_简谐运动的回复力和能量(物理教案)
11.3 简谐运动的回复力和能量导学方案2011年4月22日编写：杨洪涛审阅：张四林课时：2学习要求1.理解回复力的概念2.会用动力学的方法，分析简谐运动中的位移、速度、回复力和加速度的变化规律3.会用能量守恒的观点，分析水平弹簧振子中动能、势能、总能量的变化规律学习重难点重点：从动力学和能量的角度，讨论它所受的力和能量转换的情况难点：回复力的理解和对振动形成原因的认识学习过程【提出问题】物体做匀变速直线运动时，所受合力_________，方向___________;物体做匀速圆周运动时，所受合力大小_______，方向与速度方向______并________，物体做简谐运动时，所受合力有什么特点？一、简谐运动的回复力1.振动形成的原因【观察】水平弹簧振子的振动【提出问题】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A-O-A'之间振动呢？（1）物体做机械振动时，一定受到指向__________的力，这个力的作用总能使物体回到中心位置，这个力叫__________。
（2）回复力是根据力的效果来命名的，它可以是重力、弹力或摩擦力，或者几个力的合力，或某个力的分力。
（3）振子由于_______而离开平衡位置，当振子离开平衡位置后，振子所受的回复力总是使振子回到___________，这样不断进行下去，就形成了振动。
2.简谐运动的动力学特征【问题】弹簧振子振动时，回复力与位移有什么关系？方向：大小：阅读课本P11完成：（1）理论研究表明：如果质点所受的力与它偏离平衡位置位移的大小_________，并且总是指向__________,质点的运动就是简谐运动。
（2）做简谐运动的质点，回复力总满足_____________的形式，式中k是比例系数。
这就是简谐运动的动力学特征。
（由于力的方向总是指向平衡位置，它的作用总是要把物体拉回到平衡位置，所以通常把这个力称为回复力）【做一做】弹簧下面悬挂的钢球，试推导小球所受合力与它的位移关系。
人教课标版高中物理选修3-4：《简谐运动的回复力和能量》教案-新版
第十一章第三节简谐运动的回复力和能量教学设计【教材分析】本节课是高中物理人教版选修3-4第十一章《机械振动》第五节《简谐运动的回复力和能量》。
前两节研究的是做简谐运动的质点的运动特点,不涉及它所受的力以及能量转换的情况,是从运动学的角度研究的。
而本节要讨论它所受的力和能量转换的情况,是从动力学和能量的角度研究的。
在整个高中物理必修教材的教学中动力学以及功能转化关系贯穿始终，本节课再次从这两个角度深化了学生对物理学科的理解和体会，提高了学生分析问题解决问题的能力。
本节的学习学习的重点是使学生掌握简谐运动的回复力特征及相关物理量的变化规律。
回复力的特征是形成加速度、速度、位移等物理量周期性变化的原因。
弹簧振子振动形成的原因，一是回复力的特点（总指向平衡位置），二是振子的惯性，这是分析问题的关键。
对于竖直的弹簧振子，涉及弹性势能、重力势能、动能三者的变化，不要求从能量的角度对它进行分析。
【学情分析】学生对于运动学的角度分析简谐运动已经比较熟悉，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，在本节课不提及此类问题，等讲解单摆时再做详细解释。
对能量的转换较易理解，对能量随时间的变化规律易模糊，可用图像讲解，形象准确。
新课程改革打破了以前的应试教育模式，教育教学过程中师生地位平等，充分贯彻以学生为本，坚持学生的主体地位，教师的主导地位。
本节课是一节科学探究课，呈现在学生面前的是现象，是问题，积极引导学生探究。
【核心素养】通过《简谐运动的回复力和能量》的学习过程，对学生进行物质世界遵循对立统一规律观点的渗透，知道从个别到一般的思维方法。
提高学生分析和解决问题的能力。
【教学目标】（1）理解简谐运动的运动规律，掌握在一次全振动过程中位移、回复力、加速度、速度变化的规律。
（2）掌握简谐运动回复力的特征并知道回复力来源（3）对水平的弹簧振子，能定量地说明弹性势能与动能的转化。
简谐运动的回复力和能量 说课稿 教案 教学设计
简谐运动的回复力和能量教学目标1、知识与技能（1）掌握简谐运动的定义，了解简谐运动的运动特征；（2）掌握简谐运动的动力学公式，了解简谐运动的能量变化规律；（3）准确判断物体是否做简谐运动。
2、过程与方法：引导学生通过实验观察，概括简谐运动的运动特征和简谐运动的能量变化规律，培养归纳总结能力。
3、情感、态度与价值观：结合旧知识进行分析，推理而掌握新知识，以培养其观察和逻辑思维能力。
教学重点：是简谐运动的定义、动力学公式、能量变化规律。
教学难点：难点是简谐运动的动力学分析和能量分析。
教学教具：弹簧振子，挂图。
教学过程：（一）引入新课提问1：什么是机械振动？（物体在平衡位置附近做往复运动叫机械振动）提问2：振子做什么运动？（是一种最简单、最基本的机械振动，叫做简谐运动）提问3：过去我们研究自由落体等匀变速直线运动是从哪几个角度进行研究的？今天，我们仍要从运动学（位移、速度、加速度）研究简谐运动的运动性质；从动力学（力和运动的关系）研究简谐运动的特征，再研究能量变化的情况。
（二）新课教学1、演示：竖直方向的弹簧振子。
提问1：大家应明确观察什么？（物体）提问2：上述四个物理量中，哪个比较容易观察？提问3：做简谐运动的物体受的是恒力还是变力？力的大小、方向如何变？小结：简谐运动的受力特点：回复力的大小与位移成正比，回复力的方向指向平衡位置。
提问4：简谐运动是不是匀变速运动？小结：简谐运动是变速运动，但不是匀变速运动。
加速度最大时，速度等于零；速度最大时，加速度等于零。
从简谐运动的运动特点，我们来看它在运动过程中能量如何变化？让我们再来观察。
提问5：振动前为什么必须将振子先拉离平衡位置？（外力对系统做功）提问6：在A点，振子的动能多大？系统有势能吗？提问7：在O点，振子的动能多大？系统有势能吗？提问8：在D点，振子的动能多大？系统有势能吗？提问9：在B，C点，振子有动能吗？系统有势能吗？小结：简谐运动过程是一个动能和势能的相互转化过程。
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《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=-k ｘ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?
小球共受三个力：弹簧的拉力、杆的支持力和小球的重力,而重力和支持力已相互平衡，所以回复力由弹簧弹力提供。
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
也是有时一致,有时相反。
因而速度的方向与其它各物理量的方向间没有必然联系。
在四个阶段中，x 、F 、a 、v 、Ｅk 、E ｐ、E 的大小变化可分为两组,x 、F 、ａ、
E p 为一组, v 、E k 为另一组,每组中各量的变化步调一致，两组间的变化步调相反。
整个过程中总能量保持不变。
当物体向着平衡位置运动时,a 、ｖ同向,振子做变加速运动,此时 x ↓ F ↓ a ↓ E ｐ↓ v ↑ E ｋ↑
当物体远离平衡位置运动时,a 、v 反向，振子做变减速运动,此时 ｘ↑ F ↑ a ↑ E p ↑ v ↓ E ｋ↓
在平衡位置的两侧,距平衡位置等距离的点，各量的大小对应相等，振子的运动具有对称性。
特别说明:以上分析是在忽略摩擦等阻力的条件下进行的。
实际的运动都具有一定的能量损耗，
课堂小结
本节课学习了简谐运动的动力学特征和简谐运动的能量。
简谐运动是在与位移大小成正比，并且方向总指向平衡位置的回复力作用下的振动。
做简谐运动的质点,回复力总满足F=-k ｘ的形式。
式中k 是比例常数。
简谐运动系统的动能和势能相互转化，机械能守恒。
板书设计 11.3 简谐运动的回复力和能量 一、简谐运动的回复力
1、 定义：振动物体受到总能使振动物体回到平衡位置，且始终指向平衡位置的力
2、 方向:始终指向平衡位置
3、 特点:效果力
4、 来源:振动方向的合力
振子由于惯性而离开平衡位置，当振子离开平衡位置后，振子所受的回复力总是使振子回到平衡位置，这样不断地进行下去就形成了振动。
二、简谐运动的动力学特征:Ｆ=-kx
式中F 为回复力,x 为偏离平衡位置的位移,ｋ是劲度系数，负号表示回复力与位移的方向总相反。
三、简谐运动的能量
简谐运动系统的动能和势能相互转化,机械能守恒。
？
判断简谐运动中x ，Ｆ， a ，v 的变化规律
反馈练习：
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。