课时113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④Fkx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
f1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。3简谐运动过程中有能量损耗吗解答简谐运动是一种理想化的模型没有能量损耗。
主题1简谐运动的回复力问题1如图所示振子在外力作用下把水平弹簧拉伸至A点松手后振子做简谐运动。仔细观察水平放置的弹簧振子的运动完成下表。
振子的运
O→AA→
A→O
O→A
动
O
x物理量
F的变化
a
2根据问题1的分析总结简谐运动的回复力的特点。
f解答1
振子的运
O→AA→
A→O
O→A
动
O
x减小增大减小增大物理量
F减小r