113简谐运动的回复力和能量导学案

11.3简谐运动的回复力和能量【本章课标转述】通过观察和分析，理解简谐运动的特征。能用公式和图像描述简谐运动的特征。【学习目标】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。【学习过程】一、学习准备合外力F（填恒力、大小改变或方向改变）速度v（填不变、大小改变或方向改变）匀速直线运动匀变速直线运动平抛运动匀速圆周运动二、学习新课自学导引：本节讨论弹簧振子的受力情况，从动力学角度研究简谐运动1、简谐运动的回复力．．．．．．．．（1）规律探究振子的运动A→OO→BB→OO→A位移的方向、大小↓左↑右↓右↑左弹力的方向、大小↓右↑左↓左↑右说明：表格中↑表示增大，↓表示减小表格中是弹簧振子在一次全振动中位移和弹力的变化情况，从中可以看出位移和弹力大小的关系：____________________；位移和弹力方向的关系：____________________，即弹力的方向总是指向____________________。（2）规律总结理论上证明，如果质点所受的力满足表达式__________，也就是说：_________与__________成正比，并且总是指向_____________，质点的运动就是简谐运动。由于力的方向总是指向平衡位置，它的作用____________________________________，所以通常把这个力称作回复力。（3）深度理解概念思考：如何判断质点所做运动是否是简谐运动？质点所受的力=合外力？回复力=合外力？例试判断下列三个图中做简谐运动的物体的回复力，并推导出图一中回复力与位移的关系式，其中第三个图中物块B与地面无摩擦，物块A、B之间有摩擦，物块A可随物块B一起在水平面做简谐运动。2、简谐运动的能量．．．．．．．请参考选修3-4课本P11页图11.3-2内容，填写表格振子的运动A→OO→BB→OO→A最大位置最小位置位移的方向、大小速度的方向、大小回复力的方向、大小加速度的方向、大小动能势能总能若摩擦等阻力忽略不计，则弹簧振子的机械能_______。反馈矫正：1、做简谐运动的物体所需的回复力大小与物体的位移大小成____________，方向总指向____________，与位移方向____________。2、做简谐运动的弹簧振子，当位移减小时，是____________能转化为____________能；当加速度增大时，是____________能转化为____________能。3、一单摆正在做简谐运动，摆长为L，摆球质量为m，最大偏角为θ，若取悬点处的势能为零，则在摆动过程中摆球的最大动能为____________，最大势能为____________，机械能为____________。4、如图所示为一单摆做简谐运动的图象，在图示时间范围内回答下列问题：AB（1）与0.4s时的位移相同所对应的时刻有：___________________；（2）与0.4s时的加速度相同所对应的时刻有：_________________；（3）与0.4s时的速度相同所对应的时刻有：___________________；（4）与0.4s时的动能相同所对应的时刻有：___________________；（5）与0.4s时的势能相同所对应的时刻有：___________________；5、单摆小球质量为m，摆长为L，摆角为θ（θ＜5°），以平衡位置处重力势能为0，则此单摆的振幅为___________，振动能量为___________，摆球通过最低点时的速度为___________。6、一个弹簧振子做简谐运动时，所具有的能量与下列哪个物理量是有关的A．周期B．振幅C．振子质量D．频率7、自由摆动的秋千，振动的振幅越来越小，下列说法中正确的是A．机械能守恒B．能量正在消失C．总能量守恒，机械能减少D．只有动能和势能的相互转化8、做简谐运动的物体，在运动到最大位移时，具有最大值的物理量是A.回复力B.速度C.动能D.势能9、关于弹簧振子做简谐运动时的能量，下列说法正确的有A．等于在平衡位置时振子的动能B．等于在最大位移时弹簧的弹性势能C．等于任意时刻振子动能与弹簧弹性势能之和D．位移越大振动能量也越大10、下列说法正确的有A．阻尼振动就是减幅振动B．实际的振动系统不可避免地要受到阻尼作用C．阻尼振动的振幅逐渐减小，所以周期也逐渐减小D．阻尼过大时，系统将不能发生振动11、如果存在摩擦和空气阻力，那么任何物体的机械振动严格地讲都不是简谐运动，在振动过程中振幅、周期和机械能将A．振幅减小，周期减小，机械能减小B．振幅减小，周期不变，机械能减小C．振幅不变，周期减小，机械能减小D．振幅不变，周期不变，机械能减小12、如图所示是单摆做简谐振动的振动图像，可以判定A．从t1到t2时间内摆球的动能不断增大，势能不断减小B．从t2到t3时间内振幅不断增大C．t3时刻摆球处于最低点处，动能最大D．t1、t4时刻摆球的动能、动量都相同13、一秒摆摆球的质量为0.2kg，它振动到最大位移时距最低点的高度为0.4cm，它完成10次全振动回到最大位移时，距最低点的高度变为0.3cm，如果每完成10次全振动给它补充一次能量，使摆球回到原来的高度，在60s内总共应补充多少能量？