物理选修33 简谐运动的回复力和能量教学设计

学习目标：

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

自主学习：

一.回复力：

1.回复力:振动物体离开平衡位置后，总受到指向          的力的作用，它的作用总是把物体拉回到                ，这个力叫做回复力，回复力可以是某一个力，也可以是几个力的合力，也可以是一个力的分力。

2.简谐运动的回复力:F=           。

K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，有方向。

3．振子在质点运动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。

几种典型的简谐运动：

⑴证明漂浮在水面的木块上下运动时为简谐运动。

（已知ρ水，ρ木，木块的横截面积S）

⑵竖直悬挂的弹簧振子上下运动时为简谐运动。（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运动时为简谐运动（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。

二.简谐运动的能量：

以水平方向的弹簧振子为例填写下表：

1.振子在                  速度最大。振子在                     加速度最大。

2.系统的机械能（能量）在振动过程中的特点                         。

典型例题：

例1、如图所示，轻弹簧的劲度系数k＝39.2N/m，物体A的质量mA＝0.1kg,物体B的质量mB＝0.2kg，两物块间接触水平，最大静摩擦力F／＝1.96N，为使两物体在光滑水平面上一起做简谐运动，它们之间不发生相对滑动，振动的最大振幅应为多大？

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与时间t的关系如图所示，由图可知（       ）

A．质点振动的频率为4

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t1和t2时刻，质点运动的（       ）

A．位移相同             B．回复力相同

C．速度相同             D．加速度相同

6．弹簧振子的质量为，弹簧劲度系数为，在振子上放一质量为m的木块，使两者一起振动，如图。木块的回复力是振子对木块的摩擦力，也满足，是弹簧的伸长（或压缩）量，那么为（       ）

A．      B．     C．     D．

7．一质点在水平方向上做简谐运动。如图，是该质点在内的振动图象，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

学后记：