簡諧運(yùn)動的能量 阻尼振動

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1、第六節(jié)簡諧運(yùn)動的能量阻尼振動●本節(jié)教材分析本節(jié)從功能關(guān)系角度來深化對簡諧運(yùn)動的特點(diǎn)的認(rèn)識.教學(xué)時(shí)，在復(fù)習(xí)機(jī)械能守恒的基礎(chǔ)上，應(yīng)向?qū)W生說明：在位移最大時(shí)，即動能為零時(shí)，單擺的振幅最大，重力勢能最大；水平彈簧振子的振幅越大，彈性勢能越大，因此振幅越大，振動的能量越大.對于豎直的彈簧振子，涉及彈性勢能、重力勢能、動能三者的變化，不要求從能量的角度對它進(jìn)行分析.簡諧運(yùn)動是一種理想化模型，實(shí)際中發(fā)生的振動都要受到阻尼的作用，如果阻尼很小，振動物體受到的回復(fù)力大小與位移成正比，方向與位移相反，則物體的運(yùn)動可以看作是簡諧運(yùn)動，這種將實(shí)際問題理想化的方法，應(yīng)注意讓學(xué)生理會.●教學(xué)目標(biāo)

2、一、知識目標(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.二、能力目標(biāo)1.分析單擺和彈簧振子振動過程中能量的轉(zhuǎn)化情況，提高學(xué)生分析和解決問題的能力.2.通過阻尼振動的實(shí)例分析，提高處理實(shí)際問題的能力.三、德育目標(biāo)1.簡諧運(yùn)動過程中能量的相互轉(zhuǎn)化情況，對學(xué)生進(jìn)行物質(zhì)世界遵循對立統(tǒng)一規(guī)律觀點(diǎn)的滲透.2.振動有多種不同類型說明各種運(yùn)動形式都是普遍性下的

3、特殊性的具體體現(xiàn).●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)方法1.多媒體展示彈簧振子和單擺的振動過程，觀察、討論、閱讀課文，得到水平彈簧振子和單擺的振動過程中動能和勢能的轉(zhuǎn)化情況.2.多媒體、結(jié)合實(shí)驗(yàn)演示，得到阻尼振動的概念.3.對比認(rèn)識各種振動的特點(diǎn).●教學(xué)用具投影片、CAI課件、音叉、單擺、水平彈簧振子●教學(xué)過程出示本節(jié)課的學(xué)習(xí)目標(biāo).1.會分析彈簧振子和單擺這兩種典型簡諧運(yùn)動的能量及能量轉(zhuǎn)化情況.2.知道簡諧運(yùn)動振幅與振動系統(tǒng)能量的關(guān)系.3.初步建立阻尼振動的概念學(xué)

4、習(xí)目標(biāo)完成過程：一、導(dǎo)入新課1.演示：取一個(gè)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(gè)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

5、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：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：①彈簧振子或單擺在振幅位置時(shí)具有什么能?該能量是如何獲得的?②振子或單擺在平衡位置時(shí)具有什么能?該能量又是如何獲得的?③為什么在表格的總能量一欄填不變?(5)學(xué)生討論后得到：①彈簧振子或單擺在振幅位置時(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.②在平衡位置時(shí)振

6、子或擺球都具有動能，這個(gè)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運(yùn)振動：并讓學(xué)生畫出其運(yùn)動的圖象，抽查在實(shí)物投影儀上評析：上述圖象中①是錯(cuò)誤的，因?yàn)槲覀冋故镜恼駝佣际菑?/p>

7、振幅處起振的，所以①不對；②③都是正確的，之所以不同是由于所選定的正方向不同而產(chǎn)生的.2.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(gè)實(shí)際振動.(2)演示：①實(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在單擺和音叉的振動過