简谐运动的回复力和能量教案
人教版高中物理选择性必修第一册《简谐运动的回复力和能量》教案及教学反思
人教版高中物理选择性必修第一册《简谐运动的回复力和能量》教案及教学反思一、教学目标1.理解简谐运动的概念和特点；2.掌握简谐运动的回复力和能量的计算；3.理解振幅、周期、频率、角速度等概念，并应用于简谐运动问题的解答中；4.培养学生分析和解决简谐运动问题的能力；5.提高学生实验和观察的能力。
二、教学内容1.简谐运动的概念和特点；2.简谐运动的回复力和能量的计算；3.振幅、周期、频率、角速度等概念。
三、教学方法1.讲授和演示相结合的教学方法；2.导入问题的方式让学生思考并提出问题；3.实验和观察的方式培养学生的实践能力；4.让学生参与讨论和解答问题的方式培养学生的分析和解决问题的能力。
四、教学步骤第一步：导入利用一些日常生活中的场景，例如钟摆的摆动、弹簧的伸缩等，引导学生思考相应的问题，让学生对简谐运动有一个初步的概念。
第二步：讲授1.简谐运动的概念和特点1.定义：由一个守恒力场中，物体在平衡位置附近作往复运动所产生的运动称为简谐运动。
2.特点：周期、振幅、回复力和势能都是固定的。
2.简谐运动的回复力和能量的计算1.回复力的计算：F=-kx2.势能的计算：E_p=1/2kx^23.动能的计算：E_k=1/2mv^24.总能量的计算：E=E_p+E_k=1/2kx2+1/2mv23.振幅、周期、频率、角速度等概念1.振幅：简谐运动物体往复运动的极限位移。
2.周期：物体在简谐运动中往复运动一次所需要的时间。
3.频率：简谐运动中往复运动的次数与时间的比值。
4.角速度：简谐运动中物体运动角度的变化速率，单位为弧度每秒。
第三步：实验与观察在教学过程中，可以通过简谐振子的实验来观察振子的振幅、周期、频率等物理量，并通过实验数据来验证简谐运动的特点和回复力与能量的计算公式。
第四步：巩固与拓展在教学过程中，可以通过课堂练习和板书笔记等方式巩固学生的学习成果，引导学生拓展思维，尝试解决一些运用简谐运动的问题。
五、教学反思通过本节课的教学，使学生理解了简谐运动的概念，掌握了回复力和能量的计算方法，并且对振幅、周期、频率、角速度等概念有了更深入的了解。
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 说课稿 教案 教学设计
简谐运动的回复力和能量●课标要求1 .知道简谐运动的回复力特点及回复力的来源．2 .知道振幅越大，振动的能量(总机械能)越大．3 .掌握简谐运动的判断方法．4 .理解简谐运动中各物理量的变化规律，会分析具体问题．●课标解读1 .掌握简谐运动回复力的特征，能准确分析回复力的来源．2 .理解简谐运动的规律，掌握在一次全振动过程中位移、加速度、速度和能量的变化规律．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．4 .通过对弹簧振子做简谐运动的分析，在培养学生分析和解决问题的能力的同时，使学生知道从个别到一般的思维方法．●教学地位本节内容是该章的重点内容，振动过程的特征分析是高考的热点，也是理解简谐运动的一个关键点．●新课导入建议前面两节课我们从运动学的角度研究了简谐运动的规律，物体的运动形式是由受力决定的，那么简谐运动的受力有何特点呢？这节课我们就来学习简谐运动的动力学特征和能量转化的规律．●教学流程设计课前预习安排看教材，学生合作讨论完成【课前自主导学】步骤1：导入新课，本节教学地位分析步骤2：老师提问检查预习效果，学生回答，补充完成步骤3：师生互动完成“探究1”老师讲解例题，并总结解题规律步骤7：指导学生完成【当堂双基达标】巩固本堂课所学知识步骤6：完成“探究3”重在讲解题规律、方法、技巧步骤5：师生互动完成“探究2”方式同“探究1”步骤4：让学生完成【迁移应用】，检查完成情况并点评课 标 解 读重 点 难 点1.知道回复力的概念，会分析其来源.2.能从力的角度说明什么样的振动是简谐运动.3.会分析简谐运动中回复力、加速度、位移、速度、动能、势能等各物理量的变化.4.能理解简谐运动中机械能守恒，知道能量大小与振幅有关.1.简谐运动回复力的特征及相关物理量的变化规律．(重点)2.对简谐运动中能量转化和守恒的具体分析．(重点)3.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．(难点)4.具体问题中分析回复力的来源．(难点)简谐运动的回复力1 .基本知识 (1)简谐运动的回复力①方向特点：总是指向平衡位置． ②作用效果：把物体拉回到平衡位置．③来源：回复力是根据力的效果(选填“性质”或“效果”)命名的，可能由合力、某个力或某个力的分力提供．④表达式：F＝－kx．即回复力与物体的位移大小成正比，负号表明回复力与位移方向始终相反，k是一个常数，由振动系统决定．(2)简谐运动的动力学特征如果质点所受的力与它偏离平衡位置位移的大小成正比，并且总是指向平衡位置，质点的运动就是简谐运动．2. 思考判断(1)回复力的方向总是与位移的方向相反．(√)(2)回复力的方向总是与速度的方向相反．(×)(3)回复力的方向总是与加速度的方向相反．(×)3. 探究交流图11－3－1如图11－3－1，m和M保持相对静止，在弹簧的作用下一起在光滑的水平面上做简谐运动．m的回复力由谁提供？【提示】M对m的静摩擦力提供．1 .基本知识(1)振动系统的状态与能量的关系①振子的速度与动能：速度不断变化，动能也不断变化．②弹簧形变量与势能：弹簧形变量在不断变化，因而势能也在不断变化．(2)简谐运动的能量一般指振动系统的机械能．振动的过程就是动能和势能互相转化的过程．①在最大位移处，势能最大，动能为零．②在平衡位置处，动能最大，势能最小．③在简谐运动中，振动系统的机械能守恒(选填“守恒”或“减小”)，因此简谐运动是一种理想化的模型．(3)决定能量大小的因素振动系统的机械能跟振幅有关，振幅越大，机械能就越大，振动越强．一个确定的简谐运动是等幅振动．2. 思考判断(1)简谐运动是一种理想化的振动．(√)(2)弹簧振子位移最大时，加速度也最大．(√)(3)弹簧振子位移最大时，势能也最大．(√)3. 探究交流图11－3－2如图11－3－2所示，在弹簧振子的运动过程中，弹性势能最大的位置有几个？动能最大的位置有几个？【提示】在弹簧振子的运动过程中，弹性势能最大的位置有两个，分别对应于振子运动的最左端和最右端．动能最大的位置只有一个，就是弹簧振子运动到平衡位置的时候．【问题导思】1. 回复力是一种新性质的力吗？2. 简谐运动的回复力有什么特点？1. 回复力是指将振动的物体拉回到平衡位置的力，是按照力的作用效果来命名的．可能是一个力的分力，也可能是几个力的合力．2. 简谐运动的回复力：F＝－kx.(1)由F＝－kx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F＝－kx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，a＝Fm＝－km x，表明弹簧振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．回复力F＝－kx和加速度a＝－km x是简谐运动的动力学特征和运动学特征，常用以上两式来证明某个振动为简谐运动．图11－3－3一质量为m的小球，通过一根轻质弹簧悬挂在天花板上，如图11－3－3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？【审题指导】(1)分析小球受力可知回复力来源．(2)证明回复力与位移是否满足F＝－kx关系．【解析】(1)此振动过程的回复力实际上是弹簧的弹力与重力的合力．(2)设振子的平衡位置为O，向下方向为正方向，此时弹簧已经有了一个伸长量h，设弹簧的劲度系数为k，由平衡条件得kh＝mg①当振子向下偏离平衡位置的距离为x时，回复力即合外力为F回＝mg－k(x＋h)②将①代入②式得：F回＝－kx，可见小球所受合外力与它的位移的关系符合简谐运动的受力特点，该振动系统的振动是简谐运动．【答案】(1)弹力和重力的合力(2)是简谐运动判断一个振动为简谐运动的方法根据简谐运动的特征进行判断，由此可总结为：1 .通过对位移的分析，列出位移—时间表达式，利用位移—时间图象是否满足正弦规律来判断．2 .对物体进行受力分析，求解物体所受力在振动方向上的合力，利用物体所受到的回复力是否满足F＝－kx进行判断．3 .根据运动学知识，分析求解振动物体的加速度，利用简谐运动的运动学特征a＝－km x进行判断．1. 若将弹簧下端固定，上端连接一个小球由平衡的位置下压弹簧一段距离后释放，小球的运动是否为简谐运动？【解析】小球静止时的位置为其运动时的平衡位置，设此时弹簧压缩量为x0，由力的平衡条件可知：kx0＝mg，向下再压缩x，释放后小球受到指向平衡位置的合力大小为：F＝k(x＋x0)－mg＝kx，考虑到力的方向和位移方向的关系，应有：F＝－kx.由此可见，小球的运动为简谐运动．【答案】是简谐运动【问题导思】1. 在简谐运动中，位移的含意是什么？2. 做简谐运动的物体，在动能和势能相互转化的过程中，总能量守恒吗？振子以O点为平衡位置做简谐运动，如图11－3－4所示：图11－3－4各物理量的变化规律为：1. 简谐运动中在最大位移处，x、F、a、E p最大，v＝0，E k＝0；在平衡位置处，x＝0，F＝0，a＝0，E p最小，v、E k最大．2. 简谐运动中振动系统的动能和势能相互转化，机械能的总量不变，即机械能守恒．一质点做简谐运动的图象如图11－3－5所示，则该质点()图11－3－5A．在0.015 s时，速度和加速度都为－x方向B．在0.01 s～0.03 s内，速度与加速度先反方向后同方向，且速度是先减小后增大，加速度是先增大后减小C．在第八个0.01 s内，速度与位移方向相同，且都在不断增大D．在每1 s内，回复力的瞬时功率有100次为零【审题指导】(1)由图象获取T、A和质点的振动特征．(2)由简谐运动各参量的变化规律解析判断．【解析】该题考查各物理量在图象中的表示，要根据图象把握运动过程．在0.015 s时，从图象中可以看出，速度方向沿－x方向，而加速度方向沿＋x方向，A项错误．在0.01 s～0.03 s时间内，速度方向先沿－x方向，后沿＋x方向，速度先减小后增大，而加速度方向始终沿＋x方向，加速度大小先增大后减小，所以B正确．在第八个0.01 s内的位移沿＋x方向且逐渐增大，而速度却在不断减小，所以C错误．由图可知：T＝0.04 s，1 s内的周期数n＝1T＝25，当回复力为零时，回复力的功率为零，当回复力最大时，质点速度为零，回复力的功率也为零，这样一个周期内，功率为零的时刻有四次，因此，在每1 s内回复力的瞬时功率为零的次数有4×25＝100(次)，所以D正确．【答案】BD简谐运动的图象能够反映简谐运动的规律，因此将简谐运动的图象跟具体的运动过程联系起来是讨论简谐运动的一种好方法．根据图象可以获得以下信息：1 .振幅A、周期T(注意单位)．2 .某一时刻振动质点离开平衡位置的位移．3 .某时刻质点的回复力、加速度和速度的方向．判定方法：因回复力总是指向平衡位置，故回复力和加速度在图象上总是指向t 轴．速度方向可以通过下一时刻位移的变化来判定，下一时刻位移增加，振动质点的速度方向是远离t轴，下一时刻位移减小，振动质点的速度方向是指向t轴．4 .某段时间内质点的位移、回复力、加速度、速度、动能和势能的变化情况．2. 如图11－3－6所示，一弹簧振子在光滑水平面A、B间做简谐运动，平衡位置为O，已知振子的质量为M.图11－3－6(1)简谐运动的能量取决于________，本题中物体振动时________和________相互转化，总________守恒．(2)振子在振动过程中有以下说法，正确的是()A．振子在平衡位置，动能最大，势能最小B．振子在最大位移处，势能最大，动能最小C．振子在向平衡位置振动时，由于振子振幅减小，故总机械能减小D．在任意时刻，动能与势能之和保持不变【解析】(1)简谐运动的能量取决于振幅，本题中物体振动时只有动能和弹性势能相互转化，总机械能守恒．(2)振子在平衡位置两侧往复振动，在最大位移处速度为零，动能为零，此时弹簧的形变最大，势能最大，所以B对；在任意时刻只有弹簧的弹力做功，所以机械能守恒，D对；到平衡位置处速度达到最大，动能最大，势能最小，所以A 正确；振幅的大小与振子的位置无关，所以选项C错．【答案】(1)振幅动能势能机械能(2)ABD动的能量与振幅的关系导致错误如图11－3－7所示，一弹簧振子在B、C间做简谐运动，平衡位置为O，振幅为A，已知振子的质量为M.若振子运动到C处时，将一质量为m的物体放到M的上面，m和M一起运动且无相对滑动，下列叙述正确的是()图11－3－7A．振幅不变B．振幅减小C．最大动能不变D．最大动能减小【正确解答】振子运动到C处时速度恰为零，此时放上m，系统的总能量即为此时弹簧储存的弹性势能．由于简谐运动中机械能守恒，所以振幅保持不变，因此选项A正确，B错误；由于机械能守恒，最大动能不变，所以选项C正确、D错误．【答案】AC【易错分析】本题易错选项及错误原因分析如下：错误!。
第三节：简谐运动的回复力和能量 教案
第三节：简谐运动的回复力和能量教案课题简谐运动的回复力和能量课型新授课课时数1课时教学目标1、理解回复力的物理意义和特点;2、能够根据简谐运动的回复力特点证明简谐运动;3、知道简谐运动的机械能守恒及动能和势能的相互转化4、进一步理解简谐运动的周期性和对称性重点难点重点：回复力的来源,特点,简谐运动的证明;简谐运动的能量特点. 难点：简谐运动的证明教学过程主要内容（教师填教法或点拨的方法,学生填知识要点或反思）一、二、【预习导引】1．简谐运动的位移的物理含义是什么?怎么表示?2．在弹簧振子一个周期的振动中,振子的合力怎么变化?方向有什么特点?不论在什么位置(平衡位置除外),物体所受合力均指向平衡位置,作用是使物体回到平衡位置,称为回复力.【建构新知】一、回复力1.意义:振动物体在振动方向的合力2.特点:F=－KxK为振动系统的振动系数，在不同的振动系统中具体含义不同。
x为质点相对平衡位置的位移，有具体方向。
3．振子在质点方向所受合力如果大小与振子相对平衡位置的位移成正比，方向与位移始终相反，这样的振动是简谐运动。
证明以下几个物体为谐振子：1．证明漂浮在水面的木块为谐振子。
（已知ρ水，ρ木，木块的横截面积S）2．竖直悬挂的弹簧振子（已知弹簧的劲度系数K)引申：悬挂在光滑斜面上的弹簧振子（已知弹簧的劲度系数K)体会：1．回复力可以由振动方向的一个力充当，也可能是振动方向的合力！2．垂直振动方向的受力与振动无关。
思考：回复力与时间的关系？解答：如图的弹簧振子的振动为简谐运动，位移－时间关系为x＝Asinωt，而回复力F＝－Kx，所以有F＝－KA sinωt=－F m sinωt可以用不同的图像表示上述特点.二、简谐运动的能量演示：水平方向的弹簧振子：问题：已知轻质弹簧的劲度系数为K，振幅为A。
观察振子的位移、速度、加速度、受力)A A O O OB B位移s速度v回复力F加速度a动能O BA三、四、势能总能1.振子的最大速度；2.振子系统的机械能E。
人教版高中物理教案-简谐运动的回复力和能量
簡諧運動的回復力和能量一、教學目的1．掌握簡諧運動的定義；瞭解簡諧運動的運動特徵；掌握簡諧運動的動力學公式；瞭解簡諧運動的能量變化規律。
2．引導學生通過實驗觀察，概括簡諧運動的運動特徵和簡諧運動的能量變化規律，培養歸納總結能力。
3．結合舊知識進行分析，推理而掌握新知識，以培養其觀察和邏輯思維能力。
二、教學難點1．重點是簡諧運動的定義；2．難點是簡諧運動的動力學分析和能量分析。
三、教具：彈簧振子，掛圖。
四、主要教學過程（一）引入新課提問1：什麼是機械振動？答：物體在平衡位置附近做往復運動叫機械振動。
提問2：振子做什麼運動？日常生活中經常會遇到機械振動的情況：機器的振動，橋樑的振動，樹枝的振動，樂器的發聲，它們的振動比較複雜，但這些複雜的振動都是由簡單的振動的組成的，因此，我們的研究仍從最簡單、最基本的機械振動開始。
剛才演示的就是一種最簡單、最基本的機械振動，叫做簡諧運動。
提問3：過去我們研究自由落體等勻變速直線運動是從哪幾個角度進行研究的？今天，我們仍要從運動學（位移、速度、加速度）研究簡諧運動的運動性質；從動力學（力和運動的關係）研究簡諧運動的特徵，再研究能量變化的情況。
（二）新課教學（第二次演示豎直方向的彈簧振子）提問4：大家應明確觀察什麼？（物體）提問5：上述四個物理量中，哪個比較容易觀察？提問6：做簡諧運動的物體受的是恒力還是變力？力的大小、方向如何變？小結：簡諧運動的受力特點：回復力的大小與位移成正比，回復力的方向指向平衡位置提問7：簡諧運動是不是勻變速運動？小結：簡諧運動是變速運動，但不是勻變速運動。
加速度最大時，速度等於零；速度最大時，加速度等於零。
提問8：從簡諧運動的運動特點，我們來看它在運動過程中能量如何變化？讓我們再來觀察。
提問9：振動前為什麼必須將振子先拉離平衡位置？（外力對系統做功）提問10：在A點，振子的動能多大？系統有勢能嗎？提問11：在O點，振子的動能多大？系統有勢能嗎？提問12：在D點，振子的動能多大？系統有勢能嗎？提問13：在B，C點，振子有動能嗎？系統有勢能嗎？小結：簡諧運動過程是一個動能和勢能的相互轉化過程。
《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。
教学设计3：11.3 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设计【教学目标】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。
3．了解简谐运动的能量变化规律。
【重点难点】1．掌握简谐运动的定义。
2．简谐运动的动力学分析和能量分析。
【教学方法】讲练结合【教学用具】课件【教学过程】一、简谐运动的回复力1、回复力：（1）定义：当振动物体离开平衡位置后，受到的使它返回平衡位置的力。
（2）特点：回复力的方向总是指向平衡位置，其作用是使物体能返回平衡位置。
（类比向心力）（3）回复力是根据力的作用效果来命名的。
回复力可以是一个力，也可以是几个力的合力，还可以是某个力的分力。
2、弹簧振子的回复力：F＝－kx（1）k —— 弹簧的劲度系数，对于一般的简谐运动，k表示回复系数（回复力与振动位移的比例系数）；（2）“－” ——负号表示回复力方向总与振动位移方向相反。
3、简谐运动：如果质点所受的力与它偏离平衡位置的位移的大小成正比，并且总是指向平衡位置，质点的运动就是简谐运动。
【注意】我们可以用F＝－kx来判断一个物体的振动是否是简谐运动。
二、简谐运动的能量1、简谐运动过程分析：2、简谐运动的能量与振幅有关：振幅越大，振动系统的能量越大3、简谐运动过程中机械能守恒。
【例1】如图将弹簧振子沿竖直方向悬挂起来，弹簧的劲度系数为，小球的质量为，小球在平衡位置静止，现沿竖直方向将小球拉离平衡位置后松开，试判断小球的振动是否为简谐运动？（空气阻力不计）分析：分析回复力的来源，看小球在任意位置．．．．处所受的回复力是否满足F＝－kx。
解答：设小球静止时，弹簧的伸长量为x0，根据平衡条件，有kx0＝mg ①设小球以平衡位置为原点，竖直向下为正方向，当小球向下偏离平衡位置的位移为x时，小球受到的合力提供回复力：F＝mg－k（x0＋x）得：F＝－kx这与做简谐运动物体的受力特点一致，所以，小球的运动是简谐运动。
小结：判断一个振动是否为简谐运动，主要看回复力是否满足F＝－kx。
《简谐运动的回复力和能量》参考教案
第三节简谐运动的回复力和能量【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.知道简谐运动的回复力特点及回复力的来源。
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。
【教学过程】一、导入新课1.演示：取一个单摆，将其摆球拉到一定高度后释放，观察它的单摆摆动，最后学生概括现象；2.现象：单摆的振幅会越来越小，最后停下来。
3.教师讲解引入：实际振动的单摆为什么会运动，又为什么会停下来，今天我们就来学习这个问题。
板书：简谐运动的回复力与能量二、新课教学1. 简谐运动的回复力弹簧振子振动时，回复力与位移是什么关系？归纳根据胡克定律，弹簧振子的回复力与位移成正比，与位移方向相反。
回复力具有这种特征的振动叫简谐运动。
物体在跟位移大小成正比，并且总指向平衡位置的力作用下的振动，叫做简谐运动。
F=-kx式中F为回复力；x为偏离平衡位置的位移；k是常数，对于弹簧振子，k是劲度系数，对于其它物体的简谐运动，k是别的常数；负号表示回复力与位移的方向总相反。
弹簧振子的振动只是简谐运动的一种。
2．简谐运动的能量(1)水平弹簧振子在外力作用下把它拉伸，松手后所做的简谐运动。
不计阻力。
单摆的摆球被拉伸到某一位置后所做的简谐运动；如下图甲、乙所示(2)试分析弹簧振子和单摆在振动中的能量转化情况，并填入表格。
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第十一章机械振动
第三节简谐运动的回复力和能量
教学目标：
（一）知识与技能
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；了解简谐运动的位移、速度、加速度、能量变化规律。
（二）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。
（三）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。
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。
【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？
四：新课教学
一、简谐运动的回复力
1.振动形成的原因
水平弹簧振子的振动
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________ (选填“性质”或“效果”)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）回复力的效果：把物体拉回到__________．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。
(4)方向：总是与位移x的方向相反，即总是指向__________．
(5)表达式：F＝________.即回复力与成正比___，“－”表明回复力与位移方向始终________，k是一个常数，由简谐运动系统决定．
2．简谐运动
如果质点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．
引申：竖直振动的弹簧振子
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。
提示：如图所示，平衡状态时有：
当小球向下偏离平衡位置O拉动x长度到C时，弹簧的弹力
F'=
规定向下为正方向，则振子所受的回复力为：
F=mg－F'=
由此可知回复力与位移的关系符合简谐运动的定义
【判断物体是否做简谐运动的方法】一个振动，如果回复力与偏离平衡位置的位移成正比而且方向与位移方向相反，就能判断它是简谐运动。
课堂练习（斜的弹簧振子）
1.一个振动，如果回复力与偏离平衡位置的位移成正比而且方向与位移方向相反，就能判断它是简谐运动。
请你据此证明：把图11.3-3中倾角为
θ的光滑斜面上的小球沿斜面拉下一段距离，然后松
开，小球的运动是简谐运动。
二、简谐运动的能量
【提出问题】
弹簧振子的速度在不断变化，因而它的动能在
__________；弹簧的伸长量和压缩量在不断变化，因而它
的势能也在__________，它们的变化具有什么规律？
作为一个振动系统，弹簧振子的势能与弹簧的伸长量有
关，动能与小球的速度有关。
请在下表中填出弹簧振子在
各位置的能量。
某量取最大值、最小值用文字表示，某量为零用0表示，增加和减少分别用
位置 A A O O O B B
位移的大小
速度的大小
动能
势能
总能
总结：总机械能=任意位置的动能+势能=平衡位置的动能=振幅位置的势能
弹簧振子在平衡位置的动能越大，振动的能量就越大。
振幅越大，振幅位置的势能就越大，振动的能量就越大。
1．简谐运动的能量：指振动系统的_______，振动的过程就是____能和____能互相转化的过程．
(1)在最大位移处，____能最大，____能为零；
(2)在平衡位置处，____能最大，____能最小．
2．决定能量大小的因素
振动系统的机械能跟_____ 有关，_____ 越大，机
械能就越大，振动越强．在简谐运动中，振动系统的机
械能______，所以简谐运动是等幅振动．
课堂练习
3.做简谐运动的物体经过A点时，加速度的大小是2m/s2，
方向指向B点；当它经过B点时，加速度的大小是3m/s2，
方向指向A点。
当AB间的距离是10㎝，请确定它的平
衡位置。
4.图11.3-6为某物体做简谐运动的图像，在所画曲线的范围内回答下列问题。
（1）哪些时刻物体的回复力与0.4s时刻的回复力相同？
（2）哪些时刻物体的速度与0.4s时刻的速度相同？
（3）哪些时刻的动能与0.4s时刻的动能相同？
（4）哪些时间的加速度在减小？
（5）哪些时间的势能在增大？
课后练习
1．一个在水平方向做简谐运动的弹簧振子的振动周期是0.025s，当振子从平衡位置开始向右运动，在0.17s时刻，振子的运动情况是（）
A．正在向左做减速运动B．正在向右做加速运动
C．加速度正在减小D．动能正在减小
2．做简谐运动的物体，每次经过同一位置时，都具有相同的（ ） A ．加速度 B ．速度 C ．位移 D ．动能
3．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 ．振子的位移逐渐增大 C ．振子的速率逐渐减小 D ．弹簧的弹性势能逐渐减小
4．一质点做简谐运动，其离开平衡位置的位移x 与时间t 的关系如图所示，由图可知（ ）
A ．质点振动的频率为4Hz
B ．质点振动的振幅为2cm
C ．在t=3s 时刻，质点的速率最大
D ．在t=4s 时刻，质点所受的合力为零
5．一质点做简谐运动时，其振动图象如图。
由图可知，在t 1和t 2时刻，质点运动的（ ） A ．位移相同 B ．回复力大小相同 C ．速度相同 D ．加速度相同
6．弹簧振子的质量为M ，弹簧劲度系数为k ，在振子上放一质量为m 的木块，使两者一起振动，如图。
木块的回复力F 是振子对木块的摩擦力，F 也满足x k F '-=，x 是弹簧的伸长（或压缩）量，那么k
k '
为（ ） A ．
M m B ．m M m + C ．m
M M
+ D ．
m M 7．一质点在水平方向上做简谐运动。
如图，是该质点在s 40-内的振动图象，下列叙述中正确的是（ ）
A ．再过1s ，该质点的位移为正的最大值
B ．再过2s ，该质点的瞬时速度为零
C ．再过3s ，该质点的加速度方向竖直向上
D ．再过4s ，该质点加速度最大
x -
-。