沪教版高中物理选修3-4 1.2探究物体做简谐运动的原因_学案1

探究物体做简谐运动的原因
【学习目标】
1．知道简谐运动回复力与位移的关系，并用F=-kx来表示，得到简谐运动的一般概念。
2．能分析弹簧振子在不同位置速度的大小、方向，加速度的大小、方向，以及动能和弹性势能间的转化。
3.经历简谐运动回复力与位移之间关系的分析过程，学会判断物体是否做简谐运动的方法。
【学习重难点】
1．理解简谐运动的动力学特征；
2．对表达式F=-kx的理解和应用。
【学习过程】
一、回复力使物体做简谐运动
1．回复力F与位移x之间的关系为： 。
2．简谐运动的加速度： 。
3．物体做简谐运动需满足的条件：
。
4．研究分析弹簧振子在完成一次全振动的过程中x、F、A．v各物理量的变化情况
运动的位置或范围
O
O→B
B
B→O
O
O→A
A
A→O
O
位移x
回复力F
加速度a
速度v
二、研究简简谐运动的能量
进一步分析课本图所示的弹簧振子在不同位置时的动能和势能及其变化情况，填入下表。
运动的位置或范围
O
O→B
B
B→O
O
O→A
A
A→O
O
动能Ek
势能Ep
总能量E
【达标检测】
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．回复力大小相同
C．速度相同
D．加速度相同
6．一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
【学习目标】
1．了解弹簧振子的动力学特征及运动学特征，理解物体做简谐运动的原因。
2．从能量角度理解弹簧振子做简谐运动过程中能量转化的规律。
【学习重难点】
1．理解物体做简谐运动的条件；
2．理解简谐运动过程中能量转化的规律。
3．全面理解简谐运动过程中各物理量的变化规律及每个物理量之间的关系。
【学习过程】
1．振动物体偏离平衡位置后，所受到的使它回到_____________的力叫做回复力。
2．回复力是效果力还是性质力
3．回复力的方向有什么特征
4．回复力是变力还是恒力（回复力的大小有什么特征）
5．回复力的作用效果是什么
6．从动力学这个角度来讲，简谐运动是怎样定义的
7．简谐运动的动力学特征是什么
8．研究弹簧振子的位移，回复力，加速度，速度，（课本案例）
9．研究弹簧振子的能量（填写课本表格）
10.画出位移，回复力，加速度，速度以及势能，动能随时间变化的关系图并说明各个物理量周期间的关系是怎样的？
【达标检测】
1．做简谐运动的物体，当位移为负值时，以下说法正确的是 ( )
A．速度一定为正值，加速度一定为正值
B．速度不一定为正值，但加速度一定为正值
C．速度一定为负值，加速度一定为正值
D．速度不一定为负值，加速度一定为负值
2．在简谐运动中，振子每次经过同一位置时，下列各组中描述振动的物理量总是相同的是 ( )
A．速度、加速度、动能
B．加速度、动能、回复力和位移
C．加速度、、动能和位移
D．位移、动能、回复力
延伸拓展
理解归纳简谐运动的物体各个物理量之间的关系
（1）回复力与位移：，大小始终是正比关系，方向相反；
（2）振动加速度与位移：，大小始终是正比关系，方向相反；
（3）加速度与速度：远离平衡位置A．v反向，靠近平衡位置A．v同向；
（4）速度与位移：远离平衡位置x、v同向，靠近平衡位置A．v反向；