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1、五、簡諧運(yùn)動的能量?阻尼振動【教學(xué)目標(biāo)】 1.知道振幅越大，振動的能量(總機(jī)械能)越大； 2.對單擺，應(yīng)能根據(jù)機(jī)械能守恒定律進(jìn)行定量計(jì)算； 3.對水平的彈簧振子，應(yīng)能定量地說明彈性勢能與動能的轉(zhuǎn)化； 4.知道什么是阻尼振動和阻尼振動中能量轉(zhuǎn)化的情況. 5.知道在什么情況下可以把實(shí)際發(fā)生的振動看作簡諧運(yùn)動.【教學(xué)重點(diǎn)】 1.對簡諧運(yùn)動中能量轉(zhuǎn)化和守恒的具體分析. 2.什么是阻尼振動.【教學(xué)難點(diǎn)】 關(guān)于簡諧運(yùn)動中能量的轉(zhuǎn)化.【教學(xué)過程】 一、導(dǎo)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(xué)生
2、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(shí)際振動的單擺為什么會停下來，今天我們就來學(xué)習(xí)這個問題.板書：簡諧運(yùn)動的能量?阻尼振動. 二、新課教學(xué) 1.簡諧運(yùn)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(yùn)動. 單擺的擺球被拉伸到某一位置后所做的簡諧運(yùn)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(zhuǎn)化情況，并填入表格. 表一：振子的運(yùn)動A→OO→A′A′→OO→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
3、：單擺的運(yùn)動A→OO→A′A′→OO→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 (3)學(xué)生討論分析后，抽代表回答，并把結(jié)果填入表中. (4)用實(shí)物投影儀出示思考題： ?、購椈烧褡踊騿螖[在振幅位置時(shí)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(shí)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(xué)生討論后得到： ?、購椈烧褡踊騿螖[在振幅位置時(shí)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(zhuǎn)化為彈性勢能或重力勢能儲存起來. ?、谠谄胶馕恢脮r(shí)
4、振子或擺球都具有動能，這個能量是由重力勢能或彈性勢能轉(zhuǎn)化而來的. ③因?yàn)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(jī)械能守恒. (6)教師總結(jié) 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(shí)振幅也越大； 振子或單擺振動起來之后，由于是簡諧運(yùn)動，所以能量守恒，此后它的振幅將保持不變.板書：簡諧運(yùn)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(guān)，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(yùn)動：并讓學(xué)生畫出其運(yùn)動的圖象： 上述圖象中①是錯
5、誤的，因?yàn)槲覀冋故镜恼駝佣际菑恼穹幤鹫竦模寓俨粚?； ?、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.三、阻尼振動 (1)過渡引言：上邊我們研究了簡諧運(yùn)動中能量的轉(zhuǎn)化，對簡諧運(yùn)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(jī)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(yùn)動是一種理想化的振動.下邊我們來觀察兩個實(shí)際振動. (2)演示： ?、賹?shí)際的單擺發(fā)生的振動. ②敲擊音叉后音叉的振動. (3)學(xué)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
6、的振動過程中，不可避免地要克服摩擦及其他阻力做功，系統(tǒng)的機(jī)械能就要損耗，振動的振幅就會逐漸減小，機(jī)械能耗盡之時(shí)，振動就會停下來了. (5)要求學(xué)生畫出上述單擺和音叉的運(yùn)動圖象： (6)教師總結(jié)并板書： ?、儆捎谡駝酉到y(tǒng)受到摩擦和其他阻力，即受到阻尼作用，系統(tǒng)的機(jī)械能隨著時(shí)間而減少，同時(shí)振幅也逐漸減小，這樣的振動叫阻尼振動. ?、谧枘徇^大時(shí)，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： ①所謂“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(yùn)動時(shí)的空氣阻力等；另一類是輻射阻尼，例如音叉發(fā)聲時(shí)，
7、一部分機(jī)械能隨聲波輻射到周圍空間，導(dǎo)致音叉振幅減小. ?、谌绻饨绮粩嘟o振動系統(tǒng)補(bǔ)充由于阻尼存在而導(dǎo)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. ③無阻尼振動也是等幅振動. (8)學(xué)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(xué)生答：當(dāng)阻尼很小時(shí)，在一段不太長的時(shí)間內(nèi)，看不出振幅有明顯的減小，就可以把它作為簡諧運(yùn)動來處理.四、小結(jié) 1.振動物體都具有能量，能量的大小與振幅有關(guān).振幅越大，振動的能量也越大. 2.對簡諧運(yùn)動而言，振動系統(tǒng)一旦獲得一定的機(jī)械能，振動起來，這一個能量就始終保持不變，
8、只發(fā)生動能與勢能的相互轉(zhuǎn)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(shí)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
