人教版高中物理選擇性必修1第2章第3節(jié)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力與能

量教學(xué)設(shè)計(jì)

課題簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力與能量單元2學(xué)科物理年級(jí)高二

在前兩節(jié)從運(yùn)動(dòng)學(xué)角度定義和描述簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)上，本節(jié)從動(dòng)力學(xué)角度認(rèn)識(shí)物體做簡(jiǎn)

諧運(yùn)動(dòng)的原因并再次定義簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，分析簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)中的能量及其變化特點(diǎn)。教材再次以彈簧

振子為例，分析回復(fù)力F與位移工的關(guān)系，從而幫助學(xué)生理解最基本、最簡(jiǎn)單的機(jī)械振動(dòng)一

簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的受力特點(diǎn)。

之前，學(xué)生學(xué)習(xí)了胡克定律、牛頓運(yùn)動(dòng)定律及功能關(guān)系，在本章學(xué)生又學(xué)習(xí)了簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)

教材的概念及其描述方法，所以本節(jié)學(xué)習(xí)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力和能量、探究簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的原因應(yīng)是水

分析

到渠成的。學(xué)生對(duì)動(dòng)力學(xué)的規(guī)律比較熟悉，這節(jié)課的任務(wù)是引導(dǎo)學(xué)生把知識(shí)和規(guī)律運(yùn)用到新

的物理現(xiàn)象中，分析并解決問(wèn)題。對(duì)于振動(dòng)過(guò)程中的能量問(wèn)題，教材從彈簧形變量的變化和

振子速度的變化角度分析勢(shì)能和動(dòng)能的變化情況，未要求學(xué)生從功能關(guān)系角度來(lái)推導(dǎo)簡(jiǎn)諧運(yùn)

動(dòng)過(guò)程中的機(jī)械能守恒。對(duì)于基礎(chǔ)較好的學(xué)生，可以從功能關(guān)系角度定量分析簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)過(guò)程

中的機(jī)械能守恒問(wèn)題，從能量轉(zhuǎn)化角度，理解簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)這一理想化模型。

1、會(huì)分析彈簧振子的受力情況，理解回復(fù)力的概念。

2、認(rèn)識(shí)位移、速度、回復(fù)力和加速度的變化規(guī)律及相互聯(lián)系。

3、會(huì)用能量觀點(diǎn)分析水平彈簧振子動(dòng)能、勢(shì)能的變化情況，知道簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)中機(jī)械能守

教學(xué)

恒。

目標(biāo)

物理觀念：理解回復(fù)力的概念、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的能量。

與核

心素科學(xué)思維：會(huì)用動(dòng)力學(xué)方法，分析簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的變化規(guī)律。

養(yǎng)科學(xué)探究：能定性地說(shuō)明彈簧振子系統(tǒng)的機(jī)械能守恒．

科學(xué)態(tài)度與價(jià)值觀：通過(guò)對(duì)彈簧振子的運(yùn)動(dòng)和能量的分析，形成解決物理問(wèn)題的能量觀

和運(yùn)動(dòng)關(guān)

重點(diǎn)理解回復(fù)力的概念、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的能量。

難點(diǎn)會(huì)用動(dòng)力學(xué)方法，分析簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的變化規(guī)律。

教學(xué)過(guò)程

教學(xué)環(huán)節(jié)教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖

導(dǎo)入新課當(dāng)我們把彈簧振子的小球拉離平衡位置釋放通過(guò)對(duì)小

后，小球就會(huì)在平衡位置附近做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。小球的觀察彈簧球的受力分析，

受力滿足什么特點(diǎn)才會(huì)做這種運(yùn)動(dòng)呢?振子的運(yùn)動(dòng)情引導(dǎo)學(xué)生從受力

況，分析小球的角度分析小球

的受力特點(diǎn)。的運(yùn)動(dòng)，尋找運(yùn)

動(dòng)和受力的關(guān)系

特點(diǎn)。

講授新課思考：

動(dòng)畫(huà)演示

小組討論通過(guò)循序漸

完成思考題。進(jìn)的思考題，讓

學(xué)生分析出小球

1、小球往復(fù)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，在各點(diǎn)的受力情況受力的特點(diǎn)。

如何？

2、小球受到的合力的效果是什么？

3、彈簧振子在運(yùn)動(dòng)過(guò)程所受的力有什么特

點(diǎn)？

小球所受的力與它偏離平衡位置位移的大小

成正比，方向總是與偏離平衡位置位移的方向相

反，即受力方向總是指向平衡位置，它的作用是把

物體拉回到平衡位置。

通常把這個(gè)力稱為回復(fù)力。

一、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力

簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)：

如果質(zhì)點(diǎn)所受的力與它偏離平衡位置位移的

大小成正比，并且總是指向平衡位置，質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)通過(guò)完成在完成思考

就是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。思考題，總結(jié)討論后，進(jìn)行總

出回復(fù)力的概結(jié)和提升，明確

念的特點(diǎn)。回復(fù)里的概念和

Fkx特點(diǎn)。

課堂練習(xí)1、一圓柱體的木塊浮在水面上，將

木塊向下壓一段距離后釋放，木塊沒(méi)有完全被水浸

沒(méi)。木塊的運(yùn)動(dòng)是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)嗎？證明你的結(jié)論？

通過(guò)練習(xí)，

完成課堂讓學(xué)生更好的理

練習(xí)。解什么是回復(fù)

力。

證明：平衡位置：mg=F浮

通過(guò)課堂練

平衡位置時(shí)，浮力：F浮=ρ水gv水=ρ水gsh習(xí)，掌握回復(fù)力

將木塊再向下移動(dòng)x，以豎直向下為正方向的推導(dǎo)方法，明

合外力大小為：F合=ρ水gs(h+x)-mg=ρ水gsx確回復(fù)力是效果

合外力方向?yàn)椋贺Q直向上力的特點(diǎn)。

因此合外力表達(dá)為：F回=-ρ水gsx

所以木塊的運(yùn)動(dòng)為簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。

二、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的能量小組討

做一做：結(jié)合教材內(nèi)容，完成表格論，找出小球

運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的設(shè)計(jì)討論問(wèn)

位移、受力、題，讓學(xué)生明確

速度、加速度學(xué)習(xí)的方向和目

的變化關(guān)系。標(biāo)，通過(guò)小組討

分析彈簧論的形式，讓學(xué)

理論上可以證明，在彈簧振子運(yùn)動(dòng)的任意位

振子能量的轉(zhuǎn)生主動(dòng)的參與進(jìn)

置，系統(tǒng)的動(dòng)能與勢(shì)能之和都是一定的，遵守機(jī)

化學(xué)習(xí)中去。

械能守恒定律。

實(shí)際的運(yùn)動(dòng)都有一定的能量損耗，所以簡(jiǎn)諧運(yùn)

動(dòng)是一種理想化的模型。

課堂練習(xí)2、把一個(gè)小球套在光滑細(xì)桿上,球與

輕彈簧相連組成彈簧振子,小球沿桿在水平方向做

簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),它圍繞平衡位置O在A、B間振動(dòng),如圖

所示,下列結(jié)論正確的是()

完成課堂

A.小球在O位置時(shí),動(dòng)能最大,加速度最小

練習(xí)。

B.小球在A、B位置時(shí),動(dòng)能最大,加速度最大

C.小球從A經(jīng)O到B的過(guò)程中,回復(fù)力一直做

正功

D.小球從B到O的過(guò)程中,振子振動(dòng)的機(jī)械能

不斷增加

解析：小球在平衡位置O時(shí),彈簧處于原長(zhǎng),彈

性勢(shì)能為零,動(dòng)能最大,位移為零,加速度為零,A項(xiàng)

正確;在最大位移A、B處,動(dòng)能為零,加速度最大,B

項(xiàng)錯(cuò)誤;由A→O回復(fù)力做正功,由O→B,回復(fù)力做負(fù)

功,C項(xiàng)錯(cuò)誤;由B→O動(dòng)能增加,彈性勢(shì)能減小,總機(jī)

械能不變,D項(xiàng)錯(cuò)誤。

答案：A

拓展提高1、關(guān)于簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力,下列說(shuō)法正確的是完成拓展通過(guò)完成練

()提高。習(xí)，鞏固基礎(chǔ)知

A.可以是恒力識(shí)。

B.可以是方向不變而大小變化的力

C.可以是大小不變而方向改變的力

D.可以是大小變化、方向變化的力

解析：回復(fù)力特指使振動(dòng)物體回到平衡位置的

力,對(duì)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)而言,其大小必與位移大小成正比,

方向與位移方向相反,選項(xiàng)D正確。

答案：D

2、如圖所示,質(zhì)點(diǎn)沿x軸做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),平衡位

置為坐標(biāo)原點(diǎn)O,質(zhì)點(diǎn)由A經(jīng)O向B運(yùn)動(dòng),質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過(guò)

A點(diǎn)和B點(diǎn)時(shí)速度相同,且tAB=0.2s;質(zhì)點(diǎn)由B點(diǎn)

再次回到A點(diǎn)用的最短時(shí)間tBA=0.4s。則該質(zhì)點(diǎn)

做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的頻率為()

A.1HzB.1.25HzC.2HzD.2.5Hz

解析:由題意可知A,B兩點(diǎn)關(guān)于O點(diǎn)對(duì)稱,由tAB=0.2

s,tBA=0.4s知,質(zhì)點(diǎn)從O點(diǎn)到B點(diǎn)的時(shí)間

tOB=tAB=0.1s,質(zhì)點(diǎn)從B點(diǎn)經(jīng)位移最大處再回到B

點(diǎn)的時(shí)間tBB=tBA-tAB=0.4s-0.2s=0.2s,故質(zhì)點(diǎn)從B

點(diǎn)到位移最大處的時(shí)間為tBB=0.1s,所以

T=tOB+tBB=0.2s,所以T=0.8s。由T=得f==1.25

Hz,故選項(xiàng)B正確。

答案:B

3、一水平放置的彈簧振子的振動(dòng)圖像如圖所

示,由圖可知()

A.在t1時(shí)刻,振子的動(dòng)能最大,所受的彈力最

大

B.在t2時(shí)刻,振子的動(dòng)能最大,所受的彈力最

小