高中物理 第二冊簡諧運動的能量 阻尼振動教案 人教版

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1、9．6簡諧運動的能量阻尼振動一、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)行定量計算.3.對水平的彈簧振子，應(yīng)能定性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際發(fā)生的振動看作簡諧運動.二、教學(xué)重點、難點分析1．理解簡諧運動的物體機(jī)械能守恒。2．會分析簡諧運動中各種能量之間的轉(zhuǎn)化和相關(guān)計算。三、教學(xué)方法：實驗演示，計算機(jī)輔助教學(xué)四、教具：彈簧振子演示器，單擺演示器，計算機(jī)，大屏幕，自制CAI課件五、教學(xué)過程（－）引入新課上幾節(jié)課講了簡諧運動，知道簡諧運動中力與運動的變化關(guān)系，那么簡諧

2、運動中能量是如何變化的呢？【板書】六　簡諧運動的能量　　阻尼振動圖１（二）進(jìn)行新課【演示１】彈簧振子演示器（圖１）把彈簧振子由平衡位置Ｏ拉到位置Ａ后釋放，讓彈簧振子由Ａ運動到Ｏ后，又由Ｏ運動到Ａ’，使振子在Ａ、Ａ’間來回振動。分析；彈簧拉到位置Ａ?xí)r，彈簧發(fā)生的形變量最大，振動系統(tǒng)具有的彈性勢能也最大；振子的速度為零，振動系統(tǒng)的動能為零。當(dāng)由位移最大位置Ａ向平衡位置Ｏ運動時，振子位移逐漸減小，彈簧的形變也逐漸減小，振動系統(tǒng)的勢能也逐漸減小；速度逐漸增大，動能逐漸增大；由于在運動過程中，只有彈簧的彈力做功，機(jī)械能守恒，振動系統(tǒng)的機(jī)械能總量保持不變。在平衡位置Ｏ時，位移為零，彈簧沒有形變，振動系統(tǒng)的

3、勢能也為零；速度達(dá)到最大，動能達(dá)到最大。當(dāng)由平衡位置Ｏ向位移最大位置Ａ’運動時，彈簧的形變逐漸增大，振動系統(tǒng)的勢能也逐漸增大；速度逐漸減小，動能也逐漸減?。挥捎谠谶\動過程中，只有彈簧的彈力做功，機(jī)械能守恒，振動系統(tǒng)的機(jī)械能總量保持不變。圖２當(dāng)振子在位移最大位置Ａ’時，與振子在Ａ點能量相同。當(dāng)振子由位移最大位置Ａ’回到平衡位置Ｏ時，與振子由Ａ到Ｏ點能量變化相同，當(dāng)振子由平衡位置Ｏ到達(dá)位移最大位置Ａ?xí)r，與由平衡位置Ｏ到達(dá)位移最大位置Ａ’能量變化相同，不再重復(fù)。結(jié)論：振子在運動過程中，就是動能與勢能間的一個轉(zhuǎn)化過程，在平衡位置時，動能最大，勢能最??；在位移最大位置時，勢能最大，動能最?。辉谟善胶馕恢?/p>

4、向位移最大位置運動時，動能減小，勢能增大；在由位移最大位置向平衡位置運動時，勢能減小，動能增大；機(jī)械能總量保持不變。是否所有的簡諧運動都具有這些特點呢？【演示２】單擺的擺動（圖２）把擺長為Ｌ，質(zhì)量為ｍ的小球從平衡位置拉過θ角到達(dá)Ａ點釋放，由位移最大位置Ａ運動到平衡位置Ｏ，又由平衡位置Ｏ運動到位移最大位置Ａ’后，在Ａ、Ａ’間來回振動。分析：（取位置Ｏ所在的平面為重力勢能的參考面，設(shè)該平面勢能為零。）擺球在位置A時，由于擺球上升的高度h=L(1-cosθ)最大，振動系統(tǒng)具有的重力勢能EP=mgL(1-cosθ)最大，擺球的速度為零，動能為零。在由位移最大位置Ａ向平衡位置O運動時，擺球高度逐漸減小，

5、重力勢能逐漸減??；速度逐漸增大，動能逐漸增大。由于只有重力做功，機(jī)械能守恒，振動系統(tǒng)機(jī)械能總量保持不變。在平衡位置O時，擺球到達(dá)零勢能面，重力勢能為零；速度最大，動能最大。由機(jī)械能守恒得：該位置的動能為EK=mgL(1-cosθ)，該位置的速度為v=.在位移最大位置Ａ’時，由于擺球上升的高度最大，振動系統(tǒng)的勢能最大；速度最小，動能為零。由機(jī)械能守恒，Ａ、Ａ’兩點機(jī)械能相等，得：h’=h=L(1-cosθ).當(dāng)振子由位移最大位置Ａ’回到平衡位置O時，與振子由A到O點能量變化相同。當(dāng)振子由平衡位置O回到位移最大位置Ａ?xí)r，與由平衡位置O到達(dá)位移最大位置Ａ’能量變化相同，不再重復(fù)。通過對彈簧振子和單擺

6、的分析，得出下面的規(guī)律：【板書】1、簡諧運動的能量（1）動能、勢能的變化（投影下表）振子的運動AA→OOO→Ａ’Ａ’Ａ’→OOO→A能量的轉(zhuǎn)化動能最小增加最大減小最小增加最大減小勢能最大減小最小增加最大減小最小增加機(jī)械能不變不變不變不變不變不變不變不變從上表可看到振子在做簡諧運動時，動能和勢能在不斷轉(zhuǎn)化，總能量保持不變，那么總能量和什么因素有關(guān)呢？當(dāng)把擺球拉高一些讓擺球開始振動，由于擺球升高，振幅增大，振動系統(tǒng)的重力勢能增加，總能量變大。當(dāng)把彈簧振子拉長一些讓振子開始振動，由于振幅增大，彈簧的形變增大，振動系統(tǒng)彈性勢能增加，總能量變大。【板書】（2）簡諧運動中的能量跟振幅有關(guān)；振幅越大，能量越

7、多對簡諧運動來說，一旦外界供給振動系統(tǒng)一定的能量，使它開始振動，系統(tǒng)中的動能和勢能相互轉(zhuǎn)化，機(jī)械能總量保持不變，它就以一定的振幅永不停息地振動下去。在日常生活中常見的振動與上述所講有所不同。小孩坐在秋千斗里，媽媽把秋千推起來后，不再推秋千，秋千的振幅會隨時間逐漸減小，最后直到停止；用錘敲鑼時，鑼面振動，發(fā)出響聲，但一會鑼就停止振動了，這是什么因素引起的呢？由于振動系統(tǒng)要受到外界的摩擦和阻力作用（即