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1、2022年高中物理《簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力和能量》學(xué)案 新人教版選修3-4
1. 學(xué)習(xí)目標(biāo) 知道什么是回復(fù)力,理解簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)回復(fù)力的特點(diǎn)。
2. 理解簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)在一次全振動(dòng)過(guò)程中位移、回復(fù)力、加速度、速度、動(dòng)能、勢(shì)能的變化情況。
3. 知道判斷簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的方法,并能對(duì)一些簡(jiǎn)單的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行判斷。
學(xué)習(xí)重、難點(diǎn) 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)回復(fù)力的特點(diǎn)。
學(xué)法指導(dǎo) 自主、合作、探究
知識(shí)鏈接 1.簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖象是: ,其數(shù)學(xué)表達(dá)式為 。
2.以一個(gè)具體例子來(lái)說(shuō)明:做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)位移、速度、加速度的變化情況。
學(xué)習(xí)過(guò)程
2、 用案人自我創(chuàng)新
[自主學(xué)習(xí)]
1.1.以“彈簧振子”為例說(shuō)明:做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的物體所受合力有什么特點(diǎn)? 。
2.回復(fù)力是指: ;回復(fù)力是根據(jù)力的 來(lái)命名的力。
3.簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力特點(diǎn)是: ;可以寫(xiě)成表達(dá)式為: 。(此式也為證明振動(dòng)是不是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的依據(jù))
3.從“回復(fù)力”角度來(lái)定義,簡(jiǎn)
3、諧運(yùn)動(dòng)是:
。
4簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)中各物理量的變化(以彈簧振子為例)
振 動(dòng)
物 體 位移x 回復(fù)力F 加速度a 速度v 勢(shì)能
Ep 動(dòng)能
Ek
位置 方向 大小 方向 大小 方向 大小 方向 大小
平衡位置0
最大位置A
0→A
A→0
思考:簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)物體各物理量變化的判斷思路是:
4、
【例1】彈簧振子在光滑水平面上做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),在振子向平衡位置運(yùn)動(dòng)過(guò)程中( )
A. 振子所受的回復(fù)力逐漸增大 B。振子的位移逐漸增大
C. 振子的速度逐漸減小 D。振子的加速度逐漸減小
【例2】彈簧振子做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),當(dāng)振子的位移為負(fù)值時(shí),下列說(shuō)法正確的是( )
A. 速度一定為正,加速度一定為正
B. 速度一定為負(fù),加速度一定為正
C. 速度不一定為正,加速度一定為正
D. 速度不一定為負(fù),加速度一定為負(fù)
【例3】一彈簧振子沿水平方向的X軸做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),原
5、點(diǎn)O為平衡位置,在運(yùn)動(dòng)中某一時(shí)刻有可能出現(xiàn)的情況是( )
A. 位移與速度均為正值,加速度為負(fù)值
B. 位移為負(fù),加速度為正
C. 位移與加速度均為正值,而速度為負(fù)值
D. 位移、速度、加速度均為負(fù)值
【例4】一彈簧振子振幅為A,從最大位移處需時(shí)間t0第一次到達(dá)平衡位置,若振子從最大位移處經(jīng)過(guò)t0/2后的速度大小和加速度大小分別為v1和a1,而振子位移為A/2時(shí)速度大小和加速度大小分別為v2和a2,那么( )
A.v1>v2 B. v1a2 D. a1
6、和勁度系數(shù)為k的彈簧組成,其振幅為A,振動(dòng)頻率為f,在最大位移處的彈性勢(shì)能為E。那么,在振子振動(dòng)過(guò)程中,下列說(shuō)法正確的是( )
A. 振子在x=-A時(shí)的加速度為kA/m
B. 振子在x=-A時(shí)的加速度為-kA/m
C. 振子在x=0時(shí)的速度大小為
D. 振子在x=0時(shí)的速度大小為2kA/mf
【例6】質(zhì)點(diǎn)沿直線以O(shè)點(diǎn)為平衡位置做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),A、B點(diǎn)分別為正最大位移處與負(fù)最大位移處的點(diǎn),A、B相距10cm,質(zhì)點(diǎn)從A到B的時(shí)間為0.1s,從質(zhì)點(diǎn)到O點(diǎn)開(kāi)始計(jì)時(shí),經(jīng)0.5s,則下列說(shuō)法中正確的是( )
A. 振幅為5cm
B. 振幅為10cm
C. 通過(guò)的路程為50c
7、m
D. 質(zhì)點(diǎn)的位移為50cm
【例7】思考與練習(xí)第一題
【例8】(拓展題)如圖所示,光滑的水平桌面上,有一彈簧振子,彈簧的勁度系數(shù)為K,開(kāi)始時(shí)振子被拉到平衡位置O的右側(cè)A處,此時(shí)拉力的大小為F,然后輕輕釋放振子,振子從初速度為零的狀態(tài)開(kāi)始向左運(yùn)動(dòng),經(jīng)過(guò)時(shí)間T后第一次到達(dá)平衡位置O處,此時(shí)振子的速度為V,則在這個(gè)過(guò)程中振子的平均速度為( )
A.0 B.V/2
C.F/(KT) D.不為零的某值,但由題設(shè)條件無(wú)法求出
達(dá)標(biāo)檢測(cè) 1.一彈簧振子振動(dòng)時(shí),先后以相同的速度通過(guò)路徑上的A、B兩點(diǎn),從A到B歷時(shí)1s,過(guò)了B點(diǎn)后繼續(xù)
8、運(yùn)動(dòng),再經(jīng)過(guò)1s振子又回到B點(diǎn),則可判斷這個(gè)彈簧振子( )
A振動(dòng)的周期為4 s B在A、B兩點(diǎn)的加速度相同
C.在A、B兩點(diǎn)的位移相同 D.在A、B兩點(diǎn)的彈性勢(shì)能相同
2.水平放置的彈簧振子做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),周期為T,t1時(shí)刻振子不在平衡位置且速度不為零.t2時(shí)刻振子速度與t1時(shí)刻的速度大小相等方向相同,t3時(shí)刻振子的速度與t1時(shí)刻的速度大小相等,方向相反.若t2-t1=t3-t2,則 ( )
A.t1、t2、t3時(shí)刻,彈簧彈性勢(shì)能都相等
B.t1、t3時(shí)刻,彈簧的長(zhǎng)度相等
C.(t3-t1)可能等于1.5T
D.(t3-
9、t1)可能等于2.5T
3.質(zhì)點(diǎn)沿直線以O(shè)點(diǎn)為平衡位置做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),A、B點(diǎn)分別為正最大位移處與負(fù)最大位移處的點(diǎn),A、B相距10 cm,質(zhì)點(diǎn)從A到B的時(shí)間為O.1 s,從質(zhì)點(diǎn)到0點(diǎn)開(kāi)始計(jì)時(shí),經(jīng)O.5 s,則下述說(shuō)法中正確的是 ( )
A振幅為5 cm B振幅為lO cm
C.通過(guò)路程為50 cm D.質(zhì)點(diǎn)位移為50 cm
4.一個(gè)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn),它的振幅是4 cm,頻率為2.5 Hz.該質(zhì)點(diǎn)從平衡位置開(kāi)始經(jīng)過(guò)2.5 s后,位移大小和經(jīng)過(guò)的路程為 ( )
A.O,10 cm B.0,24 cm C.4 cm,100 c
10、m D.4 cm,10 cm
5.如下圖所示,質(zhì)量為m1的物體A放在質(zhì)量為m2的物體B上,B與彈簧相連,它們一起在光滑水平面上做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)過(guò)程中A、B之間元相對(duì)運(yùn)動(dòng).設(shè)彈簧的勁度系數(shù)為k,當(dāng)物體離開(kāi)平衡位置的位移為x時(shí),A、B間靜摩擦力的大小等于多少?
6.如下圖所示為一彈簧振子,O為平衡位置,振子在B、C之間做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),設(shè)向右為正方向,則振子 ( )
.B 0 C
A.由C向O運(yùn)動(dòng)時(shí),位移為正值,速度為正值,加速度為正值
B.由O向B運(yùn)動(dòng)時(shí),位移為正值,速度為正值,加速度為負(fù)值
C.由B向0運(yùn)動(dòng)時(shí),位移為負(fù)值,速度為正值,加速度為正值
D.由0向C運(yùn)動(dòng)時(shí),位移為負(fù)值,速度為負(fù)值,加速度為負(fù)值
7.如下圖所示,在光滑水平面上有一彈簧振子,勁度系數(shù)為K.開(kāi)始時(shí),振子被拉到平衡位置0右側(cè)的某處,此時(shí)拉力為F.然后輕輕釋放振子,振子從初速為零的狀態(tài)開(kāi)始向左運(yùn)動(dòng),經(jīng)過(guò)時(shí)間t后到達(dá)平衡位置0處,此時(shí)振子的速度為v,則在這一過(guò)程中,振子的平均速度為 ( )
A.v/2 B.v c.F/2kt D.F/kt
學(xué)習(xí)反思
布置作業(yè) 思考與練習(xí)T3、T4