2022年高中物理《簡諧運動的回復力和能量》教案3 新人教版選修3-4

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1、2022年高中物理《簡諧運動的回復力和能量》教案3 新人教版選修3-4 教學目標 　　一、知識目標 　　1.知道振幅越大，振動的能量(總機械能)越大； 　　2.對單擺，應能根據(jù)機械能守恒定律進行定量計算； 　　3.對水平的彈簧振子，應能定量地說明彈性勢能與動能的轉化； 　　4.知道什么是阻尼振動和阻尼振動中能量轉化的情況. 　　5.知道在什么情況下可以把實際發(fā)生的振動看作簡諧運動. 　　二、能力目標 　　1.分析單擺和彈簧振子振動過程中能量的轉化情況，提高學生分析和解決問題的能力.2.通過阻尼振動的實例分析，提高處理實際問題的能力. 　　三、德育目標 　　1.簡諧運動過程

2、中能量的相互轉化情況，對學生進行物質世界遵循對立統(tǒng)一規(guī)律觀點的滲透. 　　2.振動有多種不同類型說明各種運動形式都是普遍性下的特殊性的具體體現(xiàn). 教學重點 　　1.對簡諧運動中能量轉化和守恒的具體分析. 　　2.什么是阻尼振動. 教學難點 　　關于簡諧運動中能量的轉化. 教學過程 　　一、導入新課 　　1.演示：取一個單擺，將其擺球拉到一定高度后釋放，觀察它的單擺擺動，最后學生概括現(xiàn)象； 　　2.現(xiàn)象：單擺的振幅會越來越小，最后停下來. 　　3.教師講解引入：實際振動的單擺為什么會停下來，今天我們就來學習這個問題. 板書：簡諧運動的能量? 阻尼振動. 　　 二、新課

3、教學 　　1.簡諧運動的能量 　　(1)用多媒體模擬： 　　水平彈簧振子在外力作用下把它拉伸，松手后所做的簡諧運動. 　　單擺的擺球被拉伸到某一位置后所做的簡諧運動；如下圖甲、乙所示 　　 (2)試分析彈簧振子和單擺在振動中的能量轉化情況，并填入表格. 　　表一： 振子的運動 A→O O→A′ A′→O O→A 能量的變化 動能 增大 減少 增大 減少 勢能 減少 增大 減少 增大 總能 不變 不變 不變 不變 　　表二： 單擺的運動 A→O O→A′ A′→O O→A 能量的變化

4、動能 增大 減少 增大 減少 勢能 減少 增大 減少 增大 總能 不變 不變 不變 不變 　　(3)學生討論分析后，抽代表回答，并把結果填入表中. 　　(4)用實物投影儀出示思考題： 　　①彈簧振子或單擺在振幅位置時具有什么能?該能量是如何獲得的? 　?、谡褡踊騿螖[在平衡位置時具有什么能?該能量又是如何獲得的? 　?、蹫槭裁丛诒砀竦目偰芰恳粰谔畈蛔? 　　(5)學生討論后得到： 　　①彈簧振子或單擺在振幅位置時具有彈性勢能或重力勢能，這些能量是由于外力對振子或擺球做功并使外界的能量轉化為彈性勢能或重力勢能儲存起來. 　　②在平衡位置時振子或擺球都具

5、有動能，這個能量是由重力勢能或彈性勢能轉化而來的. 　?、垡驗樵谡褡雍蛿[球的振動過程中，只有彈力或只有重力做功，系統(tǒng)的機械能守恒. 　　(6)教師總結 　　在外力的作用下，使振子或擺球振動起來，外力對它們做的功越多，振子或擺球獲得的勢能也越大，同時振幅也越大； 　　振子或單擺振動起來之后，由于是簡諧運動，所以能量守恒，此后它的振幅將保持不變. 板書：簡諧運動是理想化的振動，振動過程中系統(tǒng)的能量守恒； 　　系統(tǒng)的能量與振幅有關，振幅越大，能量越大. 　　(7)用多媒體重新展示振子和彈簧的簡諧運動：并讓學生畫出其運動的圖象： 　　上述圖象中①是錯誤的，因為我們展示的振動都是從振

6、幅處起振的，所以①不對； 　?、冖鄱际钦_的，之所以不同是由于所選定的正方向不同而產(chǎn)生的. 　　2.阻尼振動 　　(1)過渡引言：上邊我們研究了簡諧運動中能量的轉化，對簡諧運動而言，一旦供給振動系統(tǒng)以一定的能量，使它開始振動，由于機械能守恒，它就以一定的振幅永不停息地振動下去，所以簡諧運動是一種理想化的振動.下邊我們來觀察兩個實際振動. 　　(2)演示： 　?、賹嶋H的單擺發(fā)生的振動. 　?、谇脫粢舨婧笠舨娴恼駝? 　　(3)學生描述觀察到的現(xiàn)象： 　　單擺和音叉的振幅越來越小，最后停下來. 　　(4)討論并解釋現(xiàn)象 　　在單擺和音叉的振動過程中，不可避免地要克服摩擦及其他阻

7、力做功，系統(tǒng)的機械能就要損耗，振動的振幅就會逐漸減小，機械能耗盡之時，振動就會停下來了. 　　(5)要求學生畫出上述單擺和音叉的運動圖象： 　　 (6)教師總結并板書： 　　①由于振動系統(tǒng)受到摩擦和其他阻力，即受到阻尼作用，系統(tǒng)的機械能隨著時間而減少，同時振幅也逐漸減小，這樣的振動叫阻尼振動. 　?、谧枘徇^大時，系統(tǒng)將不能發(fā)生振動； 　　阻尼越小，振幅減小得越慢. 　　(7)講解： 　?、偎^“阻尼”是指消耗系統(tǒng)能量的因素，它主要分兩類：一類是摩擦阻尼，例如單擺運動時的空氣阻力等；另一類是輻射阻尼，例如音叉發(fā)聲時，一部分機械能隨聲波輻射到周圍空間，導

8、致音叉振幅減小. 　　②如果外界不斷給振動系統(tǒng)補充由于阻尼存在而導致的能量損耗，從而使振動的振幅不變，我們把這類振動叫無阻尼振動. 　?、蹮o阻尼振動也是等幅振動. 　　(8)學生閱讀課文，回答在什么情況下，阻尼振動可以作為簡諧振動來處理? 　　學生答：當阻尼很小時，在一段不太長的時間內，看不出振幅有明顯的減小，就可以把它作為簡諧運動來處理. 　　　四、小結 　　通過本節(jié)課的學習，我們知道了： 　　1.振動物體都具有能量，能量的大小與振幅有關.振幅越大，振動的能量也越大. 　　2.對簡諧運動而言，振動系統(tǒng)一旦獲得一定的機械能，振動起來，這一個能量就始終保持不變，只發(fā)生動能與勢能的相互轉化. 　　3.振動系統(tǒng)由于受到外界阻尼作用，振動系統(tǒng)的能量逐漸減小，振幅逐漸減小，這種振動叫阻尼振動，實際的振動系統(tǒng)都是阻尼振動，簡諧振動只是一種理想的模型. 　五、教學后記：