第一篇：高一物理簡諧運動的教案示例1

簡諧運動的教案示例（之一）

一、教學(xué)目標(biāo)

1．在物理知識方面要求：（1）了解什么是機械振動；（2）掌握簡諧運動回復(fù)力的特征；

（3）掌握在一次全振動過程中回復(fù)力、加速度、速度隨偏離平衡位置的位移變化的規(guī)律（定性）。

2．通過觀察演示實驗，概括出機械振動的特征，培養(yǎng)學(xué)生的觀察、概括能力；通過相關(guān)物理量變化規(guī)律的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)分析、推理能力。

3．滲透物理學(xué)方法的教育，運用理想化方法，突出主要因素，忽略次要因素，抽象出物理模型——彈簧振子，研究彈簧振子在理想條件下的振動。

二、重點、難點分析

1．重點是使學(xué)生掌握簡諧運動的回復(fù)力特征及相關(guān)物理量的變化規(guī)律?；貜?fù)力的特征是形成加速度、速度、位移等物理量周期性變化的原因。

2．偏離平衡位置的位移與運動學(xué)中的位移概念容易混淆，這是難點。在一次全振動中速度的變化（大小、方向）較復(fù)雜，比較困難。

三、教具

1．演示機械振動

鋼板尺、鐵架臺、單擺、豎直彈簧振子、皮筋球。氣墊彈簧振子、微型氣源。

2．分析相關(guān)物理量的變化

計算機、軟盤、彩電（29吋，代彩顯），投影幻燈、投影片、彩筆。

四、主要教學(xué)過程

（一）引入新課

我們學(xué)習(xí)機械運動的規(guī)律是從簡單到復(fù)雜：勻速運動、勻變速直線運動、平拋運動、勻速圓周運動，今天學(xué)習(xí)一種更復(fù)雜的運動——簡諧運動。

（二）教學(xué)過程設(shè)計 1．機械振動

振動是自然界中普遍存在的一種運動形式，請同學(xué)舉例說明什么樣的運動是振動？ 說明微風(fēng)中樹枝的顫動、心臟的跳動、鐘擺的擺動、聲帶的振動??這些物體的運動都是振動。

演示幾個振動的實驗，要求同學(xué)邊看邊想：物體振動時有什么特征？（1）一端固定的鋼板尺（2）單擺

（3）彈簧振子

（4）穿在橡皮繩上的塑料球

提出問題：這些物體的運動各不相同：運動軌跡是直線的、曲線的；運動方向水平的、豎直的；物體各部分運動情況相同的、不同的??它們的運動有什么共同特征？

在同學(xué)回答的基礎(chǔ)上歸納出：物體振動時有一中心位置，物體（或物體的一部分）在中心位置兩側(cè)做往復(fù)運動，振動是機械振動的簡稱。

明確：物體（或物體的一部分）在某一中心位置兩側(cè)所做的往復(fù)運動，叫做機械振動。

2．簡諧運動

指出簡諧運動是一種最簡單、最基本的振動，我們以彈簧振子為例學(xué)習(xí)簡諧運動。（1）彈簧振子

演示氣墊彈簧振子的振動。通過同學(xué)的觀察、分析、討論得到： ①滑塊的運動是平動，可以看作質(zhì)點。

②彈簧的質(zhì)量遠遠小于滑塊的質(zhì)量，可以忽略不計。

明確：一個輕質(zhì)彈簧聯(lián)接一個質(zhì)點，彈簧的另一端固定，就構(gòu)成了一個彈簧振子。③沒有氣墊時，阻力太大，振子不振動；有了氣墊時，阻力很小，振子振動。說明我們研究在沒有阻力的理想條件下彈簧振子的運動。（2）彈簧振子為什么會振動？

提出問題：當(dāng)把振子從它靜止的位置O拉開一小段距離到B再放開后，它為什么會在B—O—C之間振動呢？

要求同學(xué)運用學(xué)過的力學(xué)知識認(rèn)真分析、思考。

引導(dǎo)同學(xué)分析振子受力及從B→O→C→O→B的運動情況，突出彈力的方向及在O點振子由于慣性繼續(xù)運動。

歸納得到：物體做機械振動時，一定受到指向中心位置的力，這個力的作用總能使物體回到中心位置，這個力叫回復(fù)力?；貜?fù)力是根據(jù)力的效果命名的，對于彈簧振子，它是彈力。說明回復(fù)力可以是彈力，或其它的力，或幾個力的合力，或某個力的分力。在O點，回復(fù)力是零，叫振動的平衡位置。（3）簡諧運動的特征

說明彈簧振子在振動過程中，回復(fù)力的大小和方向與振子偏離平衡位置的位移有直接關(guān)系。在研究機械振動時，我們把偏離平衡位置的位移簡稱為位移。演示：計算機模擬彈簧振子的振動

引導(dǎo)同學(xué)分析、討論：

振子從B運動到E時，位移大小為|OE|，方向向右； 振子從C運動到D時，位移大小為|OD|，方向向左； 振子運動到O時，位移為零； 位移可以用振子坐標(biāo)x來表示。

提出問題：彈簧振子振動時，回復(fù)力與位移是什么關(guān)系？

歸納同學(xué)的回答得到：根據(jù)胡克定律，彈簧振子的回復(fù)力與位移成正比，與位移方向相反。

明確：物體在跟位移大小成正比，并且總指向平衡位置的力作用下的振動，叫做簡諧運動。

寫出F=-kx 說明式中F為回復(fù)力；x為偏離平衡位置的位移；k是常數(shù)，對于彈簧振子，k是勁度系數(shù)，對于其他物體的簡諧運動，k是別的常數(shù)；負(fù)號表示回復(fù)力與位移的方向總相反。彈簧振子的振動只是簡諧運動的一種。

3．在一次全振動中，相關(guān)物理量的變化規(guī)律

演示：計算機模擬彈簧振子的振動。（與前面相似，加x、v、a、F的顯示）

讓同學(xué)觀察當(dāng)振子從B→O→C→O→B時，就完成了一次全振動，以后振子會重復(fù)上述過程。（1）位移的變化 演示：x的變化。（2）回復(fù)力的變化

提出問題：當(dāng)位移x變化時，回復(fù)力F如何變化？

在同學(xué)回答的基礎(chǔ)上明確：根據(jù)簡諧運動的特征，F(xiàn)與x成正比變化，且方向相反。演示：F的變化。（3）加速度的變化

提出問題：當(dāng)回復(fù)力F變化時，加速度a如何變化？

在同學(xué)回答的基礎(chǔ)上明確：根據(jù)牛頓第二定律，a與F成正比，且方向相同。演示：a的變化。（4）速度的變化

引導(dǎo)同學(xué)分析討論：B→O振子怎樣運動？

明確：是加速度變小的加速運動，速度v變大，O速度最大。再分析討論：O→C振子做什么運動？

明確：是加速度變大的減速運動，速度v變小，C速度為零。演示：v的變化。

發(fā)給同學(xué)表格，并將表格用投影幻燈投影在幕上。

符號約定：增大↑ 減小↓最大M 零0 向左←向右→

要求同學(xué)填寫指定表格，討論1～2名同學(xué)的所填內(nèi)容是否正確。

（三）課堂小結(jié)

1．機械振動是一種很普遍的運動形式，大至地殼的振動，小至分子、原子的振動。振動的特征是在中心位置兩側(cè)往復(fù)運動。

2．為了研究簡諧運動，我們運用了物理學(xué)中的理想化方法：從最簡單、最基本的情況入手，抓住影響運動的主要因素，去掉次要的、非本質(zhì)因素的干擾，建立了理想化的物理模型——彈簧振子，并且研究了彈簧振子在無阻力的理想條件下的運動問題，理想化是研究物理問題常用的方法之一。

3．簡諧運動是一種簡單的、基本的振動，許多物體的微小振動都可以看作是簡諧運動，復(fù)雜的振動可以看作簡諧運動的疊加，它的特征是：回復(fù)力與偏離平衡位置的位移成正比。

4．簡諧運動是一種變加速運動。

五、說明

1．簡諧運動中振子的“位移”x實質(zhì)是位置矢量，與運動學(xué)中講的位移矢量不同，中學(xué)沒有嚴(yán)格區(qū)分這兩個矢量，我們通俗地把x說成是相對于平衡位置的位移。

2．彈簧振子振動形成的原因，一是回復(fù)力的特點（總指向平衡位置），二是振子的慣性，這是分析問題的關(guān)鍵。

3．振動物體過平衡位置對回復(fù)力是零，合力不一定是零，所以，我們給機械振動下定義時用的是中心位置，較為準(zhǔn)確。教材用平衡位置，我們也用平衡位置而不嚴(yán)格區(qū)分。

第二篇：高一物理功率教案1

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功率

（一）引入課題

首先以提問方式復(fù)習(xí)上一節(jié)所學(xué)習(xí)的主要內(nèi)容，重點是功的概念和功的物理意義．

然后提出力對物體做功的實際問題中，有做功快慢之分，物理學(xué)中又是如何來描述的？這節(jié)課我們就來研究這個問題．

（二）教學(xué)過程

1、功率

初中同學(xué)們學(xué)習(xí)過功率的有關(guān)知識，都知道功率是用來描述力做功快慢的物理量．我們一起討論一些問題．

力F1對甲物體做功為W1，所用時間為t1；力F2對乙物體做功為W2，所用時間為t2，在下列條件下，哪個力做功快？

A．W1＝W2，t1＞t2； B．W1＝W2，t1＜t2；

C．W1＞W(wǎng)2，t1＝t2； D．W1＜W2，t1＝t2．

上述條件下，哪個力做功快的問題學(xué)生都能作出判斷，其實都是根據(jù)W/t這一比值進行分析判斷的．讓學(xué)生把這個意思說出來，然后總結(jié)并板書如下： 功率是描述做功快慢的物理量．

功和完成這些功所用的時間之比，叫做功率．如果用W表示功，t表示完成這些功所用的時間，P表示功率，則：

P=W/t

明確告訴學(xué)生上式即為功率的定義式，然后說明P的單位，W用J、t用s作單位，P的單位為J/s，稱為瓦特，符號為W．最后分析并說明功率是標(biāo)量．

接下來著重說明，功率的大小與單位時間內(nèi)力所做的功為等值．

至此，再將功的定義式與速度v的定義式作類比，使學(xué)生理解，雖然研究的是不同性質(zhì)的問題，但是研究方法是相同的(同時也為后面講瞬時功率做了些準(zhǔn)備)．然后提出問題，與學(xué)生一起討論功率的物理意義．

上一節(jié)我們講了功的概念、功的公式之后，經(jīng)過分析和討論，對功的物理意義已有所了解．誰能復(fù)述一下？

在學(xué)生說出做功過程是能量轉(zhuǎn)化過程之后，立即啟發(fā)：那么做功快慢恰能表明能量轉(zhuǎn)化的快慢嗎？因此，應(yīng)該將功率理解為是描述做功過程中能量轉(zhuǎn)化快慢的物理量，并將這一認(rèn)識進行板書．

2、平均功率與瞬時功率

舉例：一個質(zhì)量是1.0kg的物體，從地面上方20m高處開始做自由落體運動，第1s時間內(nèi)下落的位移是多少？(與學(xué)生一塊算出是5m，g取10m/s2)這1s內(nèi)重力對物體做多少功？(與學(xué)生一起算出W1＝50J)第2s時間內(nèi)物體下落的位移是多少？(15m)這1s內(nèi)重力對物體做多少功？(W2＝150J)前1s和后1s重力對物體做功的功率各是多大？(P1＝50W，P2＝150W)這2s時間內(nèi)重力對物體做功的功率是多大？(P＝100W)

指出即使是同一個力對物體做功，在不同時間內(nèi)做功的功率也可能是有變化的．因而，用P＝W/t求得的功率只能反映t時間內(nèi)做功的快慢，只具有平均的意義．板書如下：(1)平均功率：

P=W/t(2)瞬時功率

為了比較細致地表示出每時每刻的做功快慢，引入了瞬時功率的概念，即瞬時功率是表示某個瞬時做功快慢的物理量．

提出瞬時功率如何計算的問題后，作如下推導(dǎo)：

一段較短時間內(nèi)的平均功率可以寫成如下公式：

P＝W/t=W = F·s/ t，而s/t=v

所以：P= F·v

當(dāng)t值足夠小時，v就表示某一時刻的瞬時速度，所以這時P就表示該時刻的瞬時功率．

因此 P＝F·v 就是瞬時功率計算公式

討論：

①如果作用于物體上的力F為恒力，且物體以速度v勻速運動，則力對物體做功的功率保持不變．此3eud教育網(wǎng) http://www.3edu.net 教學(xué)資源集散地。可能是最大的免費教育資源網(wǎng)！3eud教育網(wǎng) http://www.3edu.net 百萬教學(xué)資源，完全免費，無須注冊，天天更新！

情況下，任意一段時間內(nèi)的平均功率與任一瞬時的瞬時功率都是相同的．

②很多動力機器通常有一個額定功率，且通常使其在額定功率狀態(tài)工作(如汽車)，根據(jù)P＝Fv可知：

當(dāng)路面阻力較小時，牽引力F也小，v可以大，即汽車可以跑得快些；

當(dāng)路面阻力較大，或爬坡時，需要比較大的牽引力，v必須?。@就是爬坡時汽車換低速擋的道理．

③如果動力機器原來在遠小于額定功率的條件下工作，例如汽車剛剛起動后的一段時間內(nèi)，速度逐漸增大過程中，牽引力仍可增大，即F和v可以同時增大，但是這一情況應(yīng)以二者乘積等于額定功率為限度，即當(dāng)Fv=P額．以后，這種情況不可能實現(xiàn)．

應(yīng)用公式P＝Fv計算m＝1kg的物體做自由落體運動中下落1s末和2s末的瞬時功率．

由v1＝10m/s按公式求得P1＝100J；由v2＝20m/s按公式求得P2＝200J．

根據(jù)上述結(jié)果啟發(fā)學(xué)生思考瞬時功率的物理意義．最后指出，此題中是重力對物體做功，使重力勢能逐漸向動能轉(zhuǎn)化．隨著時間的延續(xù)，重力勢能向動能轉(zhuǎn)化加快．

3、例題講解

例

1、如圖1所示，位于水平面上的物體A的質(zhì)量m＝5kg，在F＝10N的水平拉力作用下從靜止開始向右運動，位移為s＝36m時撤去拉力F．求：在下述兩種條件下，力F對物體做功的平均功率各是多大？(取g＝10m/s2)

(1)設(shè)水平面光滑；

(2)設(shè)物體與水平面間的動摩擦因數(shù)μ＝0.15．

解答過程可分為三個階段：

①讓學(xué)生計算力F在36m位移中所做的功，強調(diào)功只由F和s這兩個要素決定，與其它因素?zé)o關(guān)，因而兩種情況下力F做的功相同，均為W＝360J．

②由同學(xué)計算這兩次做功所用的時間．用牛頓第二定律求出：

分別求出t1＝6s，t2＝12s．

③用功率的定義式即平均功率的計算公式求得P1＝60W，P2＝30W．

如果有的同學(xué)用公式vt2=2αs分別求出每次的末速度，再用公式：

和，最后用 求得最后結(jié)果也可以，并指出這是 求出每次的平均速度 解決問題的一另一思路。

例

2、如圖2所示，位于水平面上的物體A，在斜向上的恒定拉力作用下，正以v＝2m/s的速度向右做勻速直線運動．已知F的大小為100N，方向與速度v的夾角為37°，求：

(1)拉力F對物體做功的功率是多大？

(2)物體向右運動10s的過程中，拉力F對它做多少功？(sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)

通過此例題的解答，讓學(xué)生掌握功率的計算公式P＝Fvcosα，并提醒學(xué)生，不要認(rèn)為F與v總是在同一直線上；并且知道，在功率已知的條件下，可以用W＝P·t計算一段時間內(nèi)力所做的功．第(1)問的結(jié)果為P＝160W；第(2)問的結(jié)果為W＝1600J．

例

3、課本p．139上的例題，注意區(qū)分幾個概念．

(三)課堂小結(jié)

1、我們講了功率概念之后，得到了兩個公式，定義式P＝W/t和瞬時功率的公式P＝F·v．

2、公式P＝W/t中的t趨近于零時，P即為瞬時功率．不過此公式主要用來計算平均功率．公式P＝Fv中，當(dāng)v為瞬時速度時，P即為瞬時功率；當(dāng)v用平均速度

時，也可計算平均功率．當(dāng)然要注意 所對應(yīng)的時間段．

說明：

1、將功率理解為表示能量轉(zhuǎn)化快慢的物理量具有普遍意義．如一臺電動機的額定功率是10kW，表明它每秒鐘可以將10kJ的電能轉(zhuǎn)化為機械能，不管它是否工作．因而機器的功率實際上可以表示它進行能量轉(zhuǎn)化的能力大小．

2、力可以做負(fù)功，自然也有負(fù)功率．學(xué)生不問到時可以不講．課本上也沒講．重要的不是功率的3eud教育網(wǎng) http://www.3edu.net 教學(xué)資源集散地。可能是最大的免費教育資源網(wǎng)！3eud教育網(wǎng) http://www.3edu.net 百萬教學(xué)資源，完全免費，無須注冊，天天更新！

正負(fù)問題，而是要結(jié)合實際問題說清楚能量轉(zhuǎn)化的方向和快慢．例如，一物體沿粗糙水平面向前滑動，根據(jù)P＝f·v可知其機械能向內(nèi)能轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化的快慢與速度v成正比，這就表達清楚了，沒有強調(diào)負(fù)功率的必要

擴展資料 額定功率與實際功率

額定功率是發(fā)動機正常工作時的最大功率，通常都在銘牌上標(biāo)明，機器工作時，必須受額定功率的限制，這是基本原則，發(fā)動機實際的輸出功率（即實際功率），可以小于額定功率，在某些情況下，實際功率也可以略大于額定功率，但不允許長時間超過額定功率．

關(guān)于汽車啟動的運動過程分析

1、下面我們來討論汽車起動的模型：（1）以恒定功率起動，其運動過程是：

2、以恒定加速度起動，其運動過程是：

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機車啟動的兩種過程

1、以恒定的功率起動：

機車以恒定的功率起動后，若運動過程中所受阻力f不變，由于牽引力，隨v增大，F(xiàn)減?。鶕?jù)牛頓第二定律，是做加速度減小的加速運動．直至，當(dāng)速度v增大時，加速度a減小，其運動情況

時，a減小至零，此后速度不再增大，速度達到最大值而做勻速運動，做勻速直線運動的速度是，下面是這個動態(tài)過程的簡單方框圖

這一過程的v-t關(guān)系如圖所示．

2、車以恒定的加速度a起動．

由 知，當(dāng)加速度a不變時，發(fā)動機牽引力F恒定，再由 知，F(xiàn)一定，發(fā)動機實際輸出功率P隨v的增大而增大，但當(dāng)P增大到額定功率以后不再增大，此后，發(fā)動機保持額定3eud教育網(wǎng) http://www.3edu.net 教學(xué)資源集散地。可能是最大的免費教育資源網(wǎng)！3eud教育網(wǎng) http://www.3edu.net 百萬教學(xué)資源，完全免費，無須注冊，天天更新！

功率不變，v繼續(xù)增大，牽引力F減小，直至 后勻速運動．

在P增至

時，車速達到最大值，此之前，車勻加速運動，其持續(xù)時間為

（這個 必定小于，它是車的功率增至

之時的瞬時速度）．計算時，先算出F；，再求出

在P增至 圖，最后根據(jù) 求t．

．下面是這個動態(tài)過程的簡單方框之后，為加速度減小的加速運動．直至達到

這一過程的v-t關(guān)系如圖所示。

習(xí)題精選

（一）1.質(zhì)量為ｍ的物體自高處自由落下，時間ｔ內(nèi)重力的平均功率為_____，t秒末重力的瞬時功率為_____.2.設(shè)飛機飛行時所受的阻力與其速度的平方成正比.如果飛機以速度ｖ勻速飛行時其發(fā)動機的功率為P，則飛機以2ｖ的速度勻速飛行時其發(fā)動機的功率為_____.3.起重機的鋼繩吊著物體由靜止開始豎直向上運動，先以加速度a（a＜ｇ）加速運動再勻速運動，最后減速運動到靜止，則關(guān)于各段運動中繩的拉力的平均功率，下列說法中正確的是

A.第一段平均功率最大 B.第二段平均功率最大

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C.第三段平均功率最小 D.第一段平均功率最小

4.跳繩是一種健身運動，設(shè)某運動員的質(zhì)量是50 kg，他1分鐘跳180次，假定在每次跳躍中，腳與地面的接觸時間占跳躍一次所需時間的，則該運動員跳繩時克服重力做功的平均功率是多少瓦?(ｇ取10 ｍ/s2)

5.站在自動扶梯上的乘客，如果他自己也沿著扶梯勻速上行.那么在運送乘客到達同樣高度時，自動扶梯的發(fā)動機所消耗的功和功率的情況是

A.功增加，功率不變 B.功減少，功率不變

C.功不變，功率增加 D.功不變，功率減少

E.功和功率都不變 F.功和功率都減少

6.在20 ｍ高處以大小相等的初速度ｖ０＝20 ｍ/s將三個質(zhì)量均為0.1 kg的小球a、b、c分別豎直上拋、平拋和自由落下，從拋出到落地的全過程中，求重力對三球做的功和平均功率(不計空氣阻力，ｇ＝10 ｍ/s2) 參考答案：

1.2.8P

3.BC4.75 W５.B６.20 J、20 J、20 J10（（二）)W，10 W，10 W

1．如圖所示，在豎直向上加速運動的電梯中有一個斜面，斜面上有一個木塊與斜面一起隨電梯向上加速運動，木塊相對斜面靜止．試分析木塊受到力做功情況．

2．有一物體受一水平力作用，第一次在光滑的水平面上前進了 位移，第二次在粗糙的水平面上前進了 位移，試比較兩次F做功情況．

3．斜面體A放在光滑的水平面上，滑塊B沿斜面加速下滑，如圖所示，試分析 滑塊B所受各力在滑塊B下滑過程中的做功情況．

4．質(zhì)量為m的木塊，在水平恒力F作用下從靜止開始沿光滑的水平面運動 時間，則在 s末的功率為，在整個 時間內(nèi)F做功的平均功率為 ．

5．汽車發(fā)動機的額定功率為60，汽車的質(zhì)量為，它與地面的動磨擦因數(shù)為 則：

（l）汽車保持額定功率起動后能達到的最大速度是多少？

（2）汽車從靜止開始以）

6．如圖所示，質(zhì)量為 的物體從光滑的斜面頂端自由下滑，斜面高為，長為，求在從頂端滑至底端的過程中，受到的力所做功及它們的沖量．

7．一光滑小球沿半圓形圓槽從槽口由靜止沿槽滾至槽底所用時間為t，速度為，則此過程中（）．

（A）槽對小球的支持力沖量為零（B）槽對小球的支持力做功為零

3eud教育網(wǎng) http://www.3edu.net 教學(xué)資源集散地?？赡苁亲畲蟮拿赓M教育資源網(wǎng)！的加速度勻加速起動，這一過程能維持多長時間？（g取 3eud教育網(wǎng) http://www.3edu.net 百萬教學(xué)資源，完全免費，無須注冊，天天更新！

（C）槽對小球的沖量為m

（D）小球所受合外力沖量為m

8．在水平的船板上有一人拉著固定在岸邊樹上的繩子，用力使船向前移動（如圖），關(guān)于什么力對船做功的下列說法中正確的是（）

A．繩的拉力做了功

B．人對繩的拉力做了功

C．樹對繩子的拉力做了功

D．人對船的靜摩擦做了功

9．一質(zhì)量為 的木塊靜止在光滑的水平面上，從

開始，將一個大小為 F的水平恒力作用在該木塊上，在（）

時刻F的功率是

A． B． C． D．

10．汽車額定功率為 定功率，汽車行駛中受到的阻力 隨速度的增大而增大，假如汽車始終都在額下工作，那么汽車所能達到的最大速度是多少（如圖所示）

【參考答案】

1．解答分析木塊受力情況．因為木塊加速向上運動，所以其受力圖如圖，重力G與位移方向相反，重力做負(fù)功；支持力N與位移方向的夾角為銳角，支持力做正功；靜摩擦力f與位移方向的夾角也為銳角，則靜摩擦力做正功．

2．因為，F(xiàn)，一定，故兩次力F做功相同．

為B 3．提示 畫出A、B的始末位置，分析兩物的位移，注意B的對地位移 相對A的位移 位移 與A相對地的位移 的合成（如圖），找出各力與B的對地的夾角即可判斷各力的做功情況．

來求： 4．解答 時間末的功率為瞬時功率，用

．

時間內(nèi)平均功率用 來求：

．

時，汽車的速度最大，此時：

，5．解答（1）汽車以額定功率起動，當(dāng)

所以最大速度

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（2）汽車以勻加速直線運動起動，汽車在勻加速運動過程中的最大速度

根據(jù)牛頓第二定律

②

①

由① ②得：

勻加速直線運動過程維持的時間

6．解答 受到豎直向下的重力

．

和垂直于斜面斜向上的彈力N，如圖所示，先求斜面下滑的時間：

，，重力所做的功： ．

．

重力的沖量：

方向豎直向下．

彈力所做的功： ．，彈力的沖量：

沖量方向沿垂直斜面方向向上．

7．解答 正確答案為（B）、（D）．

8．解析 繩的拉力、人對繩的拉力和樹對繩子的拉力并沒有作用于船，沒有對船做功．只有人對船的靜摩擦力作用于船，且船發(fā)生了位移，故對船做了功，且做正功．設(shè)想一下若船板光滑，人與船之間無摩擦力，則人拉繩時，人前進了，船則在原處不動，沒有力對船做功．

9．解析 此題不少同學(xué)選C，原因是將

時刻的功率錯誤的理解為T這段時間內(nèi)的平均功率，從而用 求得C答案．因此出現(xiàn)了錯誤．T時刻的功率為瞬時功率，只能用 求解．

因為物體加速度，T時刻速度

所以，故選項B正確．

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10．解 開始起動時．車速較小，由 汽車所受的合外力

得，F(xiàn)牽引力很大，由于

小所以阻力

也小，比較大，汽車的加速度較大；隨著汽車速度的增大，阻力也在多大，牽引力在減小，但只要 那么汽車所受的合外力就不為零，汽車就有加速度，汽車的速度就變大，所以汽車做的是加速度逐漸減小的變加速運動，當(dāng)速度增大到某一個值時，牽引力F減小到某一個值，阻力增大到某一個值，這時如果 加速度

，速度，那么，加速度為零，則牽引力，阻力，都是確定的值，不再發(fā)生變化，這時速度的值為最大值，用公式表示為：

在通常計算中，一般假設(shè)阻力恒定不變，那么上述結(jié)論對這種情況一樣成立．

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第三篇：高一物理功率教案1

高一物理功率教案1

功率

（一）引入課題

首先以提問方式復(fù)習(xí)上一節(jié)所學(xué)習(xí)的主要內(nèi)容，重點是功的概念和功的物理意義．

然后提出力對物體做功的實際問題中，有做功快慢之分，物理學(xué)中又是如何來描述的？這節(jié)課我們就來研究這個問題．

（二）教學(xué)過程

1、功率

初中同學(xué)們學(xué)習(xí)過功率的有關(guān)知識，都知道功率是用來描述力做功快慢的物理量．我們一起討論一些問題．

力F1對甲物體做功為W1，所用時間為t1；力F2對乙物體做功為W2，所用時間為t2，在下列條件下，哪個力做功快？

A．W1＝W2，t1＞t2； B．W1＝W2，t1＜t2； C．W1＞W(wǎng)2，t1＝t2； D．W1＜W2，t1＝t2．

上述條件下，哪個力做功快的問題學(xué)生都能作出判斷，其實都是根據(jù)W/t這一比值進行分析判斷的．讓學(xué)生把這個意思說出來，然后總結(jié)并板書如下： 功率是描述做功快慢的物理量．

功和完成這些功所用的時間之比，叫做功率．如果用W表示功，t表示完成這些功所用的時間，P表示功率，則： P=W/t 明確告訴學(xué)生上式即為功率的定義式，然后說明P的單位，W用J、t用s作單位，P的單位為J/s，稱為瓦特，符號為W．最后分析并說明功率是標(biāo)量．

接下來著重說明，功率的大小與單位時間內(nèi)力所做的功為等值．

至此，再將功的定義式與速度v的定義式作類比，使學(xué)生理解，雖然研究的是不同性質(zhì)的問題，但是研究方法是相同的(同時也為后面講瞬時功率做了些準(zhǔn)備)．然后提出問題，與學(xué)生一起討論功率的物理意義．

上一節(jié)我們講了功的概念、功的公式之后，經(jīng)過分析和討論，對功的物理意義已有所了解．誰能復(fù)述一下？ 在學(xué)生說出做功過程是能量轉(zhuǎn)化過程之后，立即啟發(fā)：那么做功快慢恰能表明能量轉(zhuǎn)化的快慢嗎？因此，應(yīng)該將功率理解為是描述做功過程中能量轉(zhuǎn)化快慢的物理量，并將這一認(rèn)識進行板書．

2、平均功率與瞬時功率

舉例：一個質(zhì)量是1.0kg的物體，從地面上方20m高處開始做自由落體運動，第1s時間內(nèi)下落的位移是多少？(與學(xué)生一塊算出是5m，g取10m/s2)這1s內(nèi)重力對物體做多少功？(與學(xué)生一起算出W1＝50J)第2s時間內(nèi)物體下落的位移是多少？(15m)這1s內(nèi)重力對物體做多少功？(W2＝150J)前1s和后1s重力對物體做功的功率各是多大？(P1＝50W，P2＝150W)這2s時間內(nèi)重力對物體做功的功率是多大？(P＝100W)指出即使是同一個力對物體做功，在不同時間內(nèi)做功的功率也可能是有變化的．因而，用P＝W/t求得的功率只能反映t時間內(nèi)做功的快慢，只具有平均的意義．板書如下：(1)平均功率： P=W/t(2)瞬時功率

為了比較細致地表示出每時每刻的做功快慢，引入了瞬時功率的概念，即瞬時功率是表示某個瞬時做功快慢的物理量．

提出瞬時功率如何計算的問題后，作如下推導(dǎo)： 一段較短時間內(nèi)的平均功率可以寫成如下公式： P＝W/t=W = F·s/ t，而s/t=v 所以：P= F·v 當(dāng)t值足夠小時，v就表示某一時刻的瞬時速度，所以這時P就表示該時刻的瞬時功率． 因此 P＝F·v 就是瞬時功率計算公式 討論：

①如果作用于物體上的力F為恒力，且物體以速度v勻速運動，則力對物體做功的功率保持不變．此

情況下，任意一段時間內(nèi)的平均功率與任一瞬時的瞬時功率都是相同的． ②很多動力機器通常有一個額定功率，且通常使其在額定功率狀態(tài)工作(如汽車)，根據(jù)P＝Fv可知： 當(dāng)路面阻力較小時，牽引力F也小，v可以大，即汽車可以跑得快些；

當(dāng)路面阻力較大，或爬坡時，需要比較大的牽引力，v必須?。@就是爬坡時汽車換低速擋的道理． ③如果動力機器原來在遠小于額定功率的條件下工作，例如汽車剛剛起動后的一段時間內(nèi)，速度逐漸增大過程中，牽引力仍可增大，即F和v可以同時增大，但是這一情況應(yīng)以二者乘積等于額定功率為限度，即當(dāng)Fv=P額．以后，這種情況不可能實現(xiàn)．

應(yīng)用公式P＝Fv計算m＝1kg的物體做自由落體運動中下落1s末和2s末的瞬時功率． 由v1＝10m/s按公式求得P1＝100J；由v2＝20m/s按公式求得P2＝200J．

根據(jù)上述結(jié)果啟發(fā)學(xué)生思考瞬時功率的物理意義．最后指出，此題中是重力對物體做功，使重力勢能逐漸向動能轉(zhuǎn)化．隨著時間的延續(xù)，重力勢能向動能轉(zhuǎn)化加快．

3、例題講解

例

1、如圖1所示，位于水平面上的物體A的質(zhì)量m＝5kg，在F＝10N的水平拉力作用下從靜止開始向右運動，位移為s＝36m時撤去拉力F．求：在下述兩種條件下，力F對物體做功的平均功率各是多大？(取g＝10m/s2)(1)設(shè)水平面光滑；

(2)設(shè)物體與水平面間的動摩擦因數(shù)μ＝0.15． 解答過程可分為三個階段：

①讓學(xué)生計算力F在36m位移中所做的功，強調(diào)功只由F和s這兩個要素決定，與其它因素?zé)o關(guān)，因而兩種情況下力F做的功相同，均為W＝360J．

②由同學(xué)計算這兩次做功所用的時間．用牛頓第二定律求出：

分別求出t1＝6s，t2＝12s．

③用功率的定義式即平均功率的計算公式求得P1＝60W，P2＝30W． 如果有的同學(xué)用公式vt2=2αs分別求出每次的末速度，再用公式：

和

，最后用

求得最后結(jié)果也可以，并指出這是 求出每次的平均速度

解決問題的一另一思路。

例

2、如圖2所示，位于水平面上的物體A，在斜向上的恒定拉力作用下，正以v＝2m/s的速度向右做勻速直線運動．已知F的大小為100N，方向與速度v的夾角為37°，求：

(1)拉力F對物體做功的功率是多大？(2)物體向右運動10s的過程中，拉力F對它做多少功？(sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)通過此例題的解答，讓學(xué)生掌握功率的計算公式P＝Fvcosα，并提醒學(xué)生，不要認(rèn)為F與v總是在同一直線上；并且知道，在功率已知的條件下，可以用W＝P·t計算一段時間內(nèi)力所做的功．第(1)問的結(jié)果為P＝160W；第(2)問的結(jié)果為W＝1600J． 例

3、課本p．139上的例題，注意區(qū)分幾個概念．(三)課堂小結(jié)

1、我們講了功率概念之后，得到了兩個公式，定義式P＝W/t和瞬時功率的公式P＝F·v．

2、公式P＝W/t中的t趨近于零時，P即為瞬時功率．不過此公式主要用來計算平均功率．公式P＝Fv中，當(dāng)v為瞬時速度時，P即為瞬時功率；當(dāng)v用平均速度

時，也可計算平均功率．當(dāng)然要注

意

所對應(yīng)的時間段． 說明：

1、將功率理解為表示能量轉(zhuǎn)化快慢的物理量具有普遍意義．如一臺電動機的額定功率是10kW，表明它每秒鐘可以將10kJ的電能轉(zhuǎn)化為機械能，不管它是否工作．因而機器的功率實際上可以表示它進行能量轉(zhuǎn)化的能力大?。?/p>

2、力可以做負(fù)功，自然也有負(fù)功率．學(xué)生不問到時可以不講．課本上也沒講．重要的不是功率的

正負(fù)問題，而是要結(jié)合實際問題說清楚能量轉(zhuǎn)化的方向和快慢．例如，一物體沿粗糙水平面向前滑動，根據(jù)P＝f·v可知其機械能向內(nèi)能轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化的快慢與速度v成正比，這就表達清楚了，沒有強調(diào)負(fù)功率的必要

擴展資料 額定功率與實際功率

額定功率是發(fā)動機正常工作時的最大功率，通常都在銘牌上標(biāo)明，機器工作時，必須受額定功率的限制，這是基本原則，發(fā)動機實際的輸出功率（即實際功率），可以小于額定功率，在某些情況下，實際功率也可以略大于額定功率，但不允許長時間超過額定功率．

關(guān)于汽車啟動的運動過程分析

1、下面我們來討論汽車起動的模型：（1）以恒定功率起動，其運動過程是：

2、以恒定加速度起動，其運動過程是：

機車啟動的兩種過程

、以恒定的功率起動：

機車以恒定的功率起動后，若運動過程中所受阻力f不變，由于牽引力，隨v增大，F(xiàn) 減?。鶕?jù)牛頓第二定律，是做加速度減小的加速運動．直至

，當(dāng)速度

v增大時，加速度a減小，其運動情況

時，a減小至零，此后速度不再增大，速度達到最大值而做

勻速運動，做勻速直線運動的速度是，下面是這個動態(tài)過程的簡單方框圖

這一過程的v-t關(guān)系如圖所示．

2、車以恒定的加速度a起動． 由 知，當(dāng)加速度a不變時，發(fā)動機牽引力F恒定，再由 知，F(xiàn)一定，發(fā)動機實際輸出功率P隨v的增大而增大，但當(dāng)P增大到額定功率以后不再增大，此后，發(fā)動機保持額定

功率不變，v繼續(xù)增大，牽引力

在

P增至

時，F(xiàn)減小，直至 后勻速運動．，車速達到最大值

，此

之前，車勻加速運動，其持續(xù)時間為

（這個

必定小于

，它是車的功率增至

之時的瞬時速度）．計算時，先算出F ；

，再求出

在P增至 圖，最后根據(jù) 求

t．

．下面是這個動態(tài)過程的簡單方框

之后，為加速度減小的加速運動．直至達到

這一過程的v-t關(guān)系如圖所示。

習(xí)題精選

（一）1.質(zhì)量為ｍ的物體自高處自由落下，時間ｔ內(nèi)重力的平均功率為_____，t秒末重力的瞬時功率為_____.2.設(shè)飛機飛行時所受的阻力與其速度的平方成正比.如果飛機以速度ｖ勻速飛行時其發(fā)動機的功率為P，則飛機以2ｖ的速度勻速飛行時其發(fā)動機的功率為_____.3.起重機的鋼繩吊著物體由靜止開始豎直向上運動，先以加速度a（a＜ｇ）加速運動再勻速運動，最后減速運動到靜止，則關(guān)于各段運動中繩的拉力的平均功率，下列說法中正確的是 A.第一段平均功率最大 B.第二段平均功率最大

薦初二物理《浮力》教學(xué)案例(5000薦薦初初二中物物理

教理

案教

學(xué)

案物

態(tài)例

變

字)

化

薦初中物理教學(xué)設(shè)計和反思(3000字)薦初中物理教學(xué)案例《密度》(800字)

第四篇：高一物理牛頓第二定律教案1

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第三章第三節(jié) 牛頓第二定律

教學(xué)目的

掌握牛頓第二定律相關(guān)知識；

了解控制變量法，培養(yǎng)學(xué)生動手實驗?zāi)芰头治龈爬ㄖR的能力。教學(xué)用具

牛頓第二定律驗證器、砝碼、多媒體課件 重點難點

重點：牛頓第二定律的知識及其應(yīng)用；難點：實驗演示的操作。教學(xué)過程

一、復(fù)習(xí)引入：

1、我們講了牛頓第一定律，它的內(nèi)容是什么呢？

多媒體課件演示：一切物體總保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)，直到有外力迫使它改變這種狀態(tài)為止。也就是說，沒有外力作用時，物體保持原來的狀態(tài)，靜止的保持靜止、運動的保持勻速運動。那如果有外力作用呢？

（引導(dǎo)回答）有外力作用----狀態(tài)改變----速度改變----有加速度產(chǎn)生。

在上節(jié)課中我們還講了：質(zhì)量是物體慣性大小的量度，質(zhì)量越大的，狀態(tài)越難改變。這就涉及到三個物理量：力、加速度和質(zhì)量，三者之間到底有何關(guān)系呢？我們這節(jié)課就來研究它。

二、進行新課

1、實驗介紹

實驗是我們掌握物理知識的一個重要途徑，今天就利用實驗來幫助我們解決這個問題。F、m、a三者都是變量，在研究此類問題時，我們先使其中一個量保持不變，來研究另外兩個量的關(guān)系，這就是控制變量法。

（1）原理：F可以用彈簧秤測量，m可以用天平測量，那加速度呢？ a=(S2-S1)/T2 測量加速度的方法： a=(Vt-V0)/t2 S= V0t+at2/2------------S= at2/2------------a=2S/t2（2）設(shè)計

在光滑的導(dǎo)軌上放一量小車，一端系有細繩，繞過定滑輪后吊著砝碼，砝碼質(zhì)量遠小于小車質(zhì)量。

受到恒力作用的小車做勻速直線運動，有S= V0t+at2/2----S= at2/2------a=2S/t2，為了便于比較，我們?nèi)蓚€小車做雙軌實驗。當(dāng)時間t相同時，有a1/a2=S1/S2。（3）實驗操作（1）

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平衡摩擦力；將兩輛質(zhì)量相同的小車放在導(dǎo)軌上；系上細繩，跨過定滑輪掛上質(zhì)量不同的砝碼；利用控制桿控制兩輛小車同時運動；記錄數(shù)據(jù)。（4）實驗操作（2）

將兩輛質(zhì)量不同的小車放在導(dǎo)軌上；系上細繩，跨過定滑輪掛上質(zhì)量相同的砝碼。利用控制桿控制兩輛小車同時運動；記錄數(shù)據(jù)。

2、實驗結(jié)論

m一定時，F(xiàn)與a成正比；F一定時，m與a成反比。

3、牛頓第二定律

內(nèi)容：物體的加速度與力成正比，與質(zhì)量成反比。公式：F=Kma；注：取國際單位時，K等于1。

平衡摩擦力分析（導(dǎo)出）牛頓第二定律更一般的表述：物體的加速度與合外力成正比，與質(zhì)量成反比，加速度的方向與外力的方向相同。

三、本節(jié)小結(jié)

四、例題示范和課堂練習(xí)（學(xué)生討論，老師引導(dǎo)）（1）下列說法中正確的是：

（A）物體的加速度與質(zhì)量成反比，與合外力成正比。（B）物體的加速度方向與合外力保持一致。（C）在公式F=Kma中，K始終等于1。（D）將軌道稍稍傾斜是為了平衡摩擦力。

（2）一列火車由靜止開始駛離車站已知其質(zhì)量是100T,為了產(chǎn)生2m/S2的加速度，車頭的牽引力應(yīng)為多大？

（3）一個物體,質(zhì)量是2Kg，受到互成120度角的兩個力F1和F2的作用，兩個力的大小都為10N，這個物體產(chǎn)生的加速度是多大？

（4）一個質(zhì)量m=2kg的物體,在一個恒力的作用下從靜止開始向右勻加速運動。已知恒力F=6牛，12、問這個物體2秒末的速度及位移各是多少？

四、課后作業(yè)（略）

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第五篇：簡諧運動教案

人類生活在運動的世界里,振動就是其中一種較為常見的形式,如圖所示的鐘表利用了鐘擺的振動來進行計時,蹦極運動的運動員利用彈性繩沿豎直方向上下運動,琴弦的振動讓人們欣賞到優(yōu)美的音樂,地震可能會給人類帶來巨大的災(zāi)難??振動現(xiàn)象比比

皆是,與我們的生活密切相關(guān)。因此,認(rèn)識并理解振動,掌握物體振動的規(guī)律很有必要。

振動的物體千姿百態(tài),各物體的振動情況也不盡相同,不可能對所有物體的振動規(guī)律全部描述一遍,但我們?nèi)杂醚芯繂栴}的基本方法來研究振動——將復(fù)雜的振動看成幾個簡單振動的合振動。在本章中,我們著重分析兩種最簡單的振動模型,學(xué)習(xí)如何描述振動,掌握兩種簡單振動模型所具有的性質(zhì)。

課時11.1 簡 諧 運 動

1.知道什么是彈簧振子,領(lǐng)會彈簧振子是理想化模型。

2.通過觀察和分析,理解簡諧運動的位移—時間圖象是一條正弦曲線。

3.經(jīng)歷對簡諧運動的運動學(xué)特征的探究過程,加深領(lǐng)悟用圖象描繪運動的方法。

重點難點:理解簡諧運動的概念,理解簡諧運動位移—時間圖象的意義。

教學(xué)建議:對于本節(jié)課的教學(xué),首先通過學(xué)生身邊和生活中實際的例子引出振動的概念;而后按從簡單到復(fù)雜、從特殊到一般的思路,從運動學(xué)的角度認(rèn)識彈簧振子,通過演示實驗得出彈簧振子的振動圖象;再通過數(shù)據(jù)分析揭示出彈簧振子的位移—時間圖象是正弦曲線,然后從其運動學(xué)特征給出簡諧運動的定義,并進一步引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識簡諧運動是一種較前面所學(xué)的直線運動、曲線運動更復(fù)雜的機械運動;最后回歸生活和應(yīng)用舉例,使學(xué)生知道機械振動是一種普遍的運動形式。

導(dǎo)入新課:隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展,我國高層建筑與超高層建筑越來越多。高層建筑受地面震動和風(fēng)力的影響較大,其力學(xué)穩(wěn)定性很重要。建筑受到風(fēng)荷載的作用,高度增加,橫向振幅增大。例如,100層建筑橫向振幅達1 m左右。從本節(jié)開始,我們要學(xué)習(xí)物體振動所遵循的規(guī)律。

1.彈簧振子

(1)平衡位置:做往復(fù)運動的物體原來①靜止時的位置叫作平衡位置。

(2)機械振動:物體(或者物體的一部分)在②平衡位置附近所做的③往復(fù)運動,叫作機械振動,簡稱④振動。

(3)彈簧振子:把一個有孔的小球裝在彈簧的一端,彈簧的另一端固定,小球穿在⑤光滑的桿上,能夠自由滑動,兩者之間的⑥摩擦可以忽略,彈簧的⑦質(zhì)量與小球相比也可以忽略。把小球拉離平衡位置后放開,小球便做機械振動,這樣的系統(tǒng)稱為彈簧振子。

2.彈簧振子的位移—時間圖象

用橫坐標(biāo)表示振子運動的⑧時間,縱坐標(biāo)表示振子運動的⑨位移,然后用頻閃照相法可以得到振子在⑩平衡位置附近往復(fù)運動的位移—時間圖象。

3.簡諧運動及其圖象

(1)簡諧運動:如果質(zhì)點的位移與時間的關(guān)系遵從 正弦函數(shù)的規(guī)律,即它的振動圖象是一條 正弦曲線,這樣的振動叫作簡諧運動。

(2)簡諧運動是最簡單、最基本的振動,彈簧振子的振動就是 簡諧運動。

1.彈簧振子作為物理模型忽略了哪些因素?

解答:彈簧振子是一個不考慮摩擦阻力,不考慮彈簧的質(zhì)量,不考慮振子的大小和形狀的理想化的物理模型。

2.振動圖象是一種怎樣的圖象?

解答:振動圖象表示振子的位移隨時間變化的規(guī)律,即位移—時間圖象,也叫振動曲線。

3.簡諧運動的振動圖象具有什么特點?

解答:理論和實驗證明,所有簡諧運動的振動圖象都是正弦或余弦曲線。

主題1:機械振動的特征

問題:(1)機械振動的軌跡一定是直線嗎?若不是,請討論后舉例說明。

(2)做機械振動的物體,其空間位置隨時間的推移有何規(guī)律?

(3)做機械振動的物體離開平衡位置后受力有何特點?力的作用效果是什么?

解答:(1)不一定;光滑小球在一個碗的底部的往復(fù)運動屬于機械振動,但軌跡是曲線。

(2)空間位置隨時間的推移具有往復(fù)性的變化規(guī)律。

(3)受到一個指向平衡位置的力;力的作用效果是使物體回到平衡位置。

知識鏈接:振動的物體可能做直線運動,也可能做曲線運動。

主題2:簡諧運動中的位移

情景:

圖示為放在光滑水平面上在a、b間運動的彈簧振子。

問題:(1)小球從o運動到b的過程中和從b運動到o的過程中途經(jīng)c時,其相對平衡位置的位移

(填“相同”或“不相同”),所受合外力

(填“相同”或“不相同”)。

(2)若c點和d點關(guān)于位置o對稱,則小球在c點和d點的位移有什么關(guān)系?與小球的速度方向有關(guān)嗎?

解答:(1)相同 相同

(2)位移大小相等,方向相反;與小球速度無關(guān)。

知識鏈接:簡諧運動中的位移更像是某時刻振子的位置,是指相對平衡位置的位移,與振子的速度方向無關(guān)。

主題3:簡諧運動中的速度

情景:如圖所示的彈簧振子,小球在水平方向做簡諧運動,o點為小球的平衡位置,a、b為其左右兩端的最大位移位置。

問題:(1)小球由o點向a點和由o點向b點運動的過程中,小球的速度如何變化?

(2)同理分析小球由a點到o點和由b點到o點運動的過程中速度的變化情況,總結(jié)出簡諧運動中小球速度的變化特點。

解答:(1)小球由o點向a點和由o點向b點運動的過程中,小球的速度均逐漸變小。

(2)小球由a點到o點和由b點到o點運動的過程中,速度均逐漸變大;在簡諧運動中,小球離開平衡位置的過程速度變小,靠近平衡位置的過程速度變大。

知識鏈接:做簡諧運動的物體,在平衡位置處速度最大,最大位移處速度為零。

主題4:振動圖象

情景:在運動學(xué)中,我們曾用x-t圖象直觀地描述了物體運動的位移和時間的關(guān)系。做簡諧振動的小球離開平衡位置的位移在不斷變化,那么我們也可以用x-t圖象來描述做簡諧振動的物體離開平衡位置的位移和時間的關(guān)系。

問題:(1)觀察圖甲,并認(rèn)真分析。在繪制彈簧振子的x-t圖象的過程中采用了何種物理方法?為什么要讓紙條勻速運動?請說明繪制出的圖象的物理意義。

甲

乙

(2)圖乙為某彈簧振子的位移圖象,若此圖象為正弦曲線,則彈簧振子的振動周期為多少?振動過程中振子離開平衡位置的最大位移為多少?根據(jù)數(shù)學(xué)知識寫出此正弦函數(shù)的方程式。

解答:(1)描跡法;讓紙條勻速運動是為了把振子經(jīng)歷的時間均勻地展開;繪制出的圖象表示振子在各個時刻離開平衡位置的位移。

(2)2π s;10 cm;y=10sin t(cm)。

知識鏈接:通過振動圖象可以知道振子離開平衡位置的最大距離和振動周期,還可以根據(jù)圖象走勢判斷振子某時刻的速度方向。

1.(考查簡諧運動中各物理量的變化規(guī)律)一彈簧振子在水平面內(nèi)做簡諧運動,當(dāng)振子每次經(jīng)過非平衡位置的同一位置時,不一定相同的物理量是()。

a.速度

b.合力

c.位移

d.加速度

【解析】只要振子離開平衡位置,其位移一定由平衡位置指向振子所在的位置;所受彈簧的彈力(即合力)一定指向平衡位置,加速度也指向平衡位置,而且同一位置大小一定;速度大小雖然一定,但方向可能指向平衡位置,也可能背離平衡位置,所以方向不一定相同。b、c、d錯,a選項正確。

【答案】a

【點評】做簡諧運動的物體經(jīng)過同一位置時,可能正遠離平衡位置,也可能正靠近平衡位置,速度方向不同,但位移、合力、加速度的方向都相同。

2.(考查簡諧運動的位移)如圖所示,o點是彈簧振子的平衡位置,當(dāng)振子由a向o運動時,下列說法中正確的是()。

a.振子的位移在減小

b.振子的運動方向向左

c.振子的位移方向向左

d.振子的位移大小在增大

【解析】由于振子在o點的右側(cè)由a向o運動,所以振子的位移方向向右,且大小在不斷減小,故正確答案為a、b。

【答案】ab

【點評】對于簡諧運動,位移的參考點均是平衡位置。

3.(考查從圖象讀取信息的能力)在彈簧振子的小球上安置一記錄用的鉛筆p,在下面放一條白紙帶,當(dāng)小球振動時沿垂直于振動方向勻速拉動紙帶,鉛筆p就在紙帶上畫出一條振動曲線。若振動曲線如圖所示,假設(shè)向右為正方向,則下列說法正確的是()。

a.振子偏離平衡位置的最大距離為10 cm

b.1 s末到2 s末振子速度方向為負(fù)

c.2.5 s末和3.5 s末振子的位移相同,運動方向也相同

d.振子在4.5 s時所受的合力為正

【解析】由圖象可知,a對;1 s末到2 s末振子的位移越來越小,且正向平衡位置運動,速度為負(fù),b對;2.5 s末和3.5 s末振子的位移相同,但速度方向相反,c錯;由圖象可知,振子在4.5 s時所受合力方向指向平衡位置,為負(fù),d錯。

【答案】ab

【點評】要注意根據(jù)位移的變化趨勢判斷速度方向。

4.(考查由圖象確定加速度的方向)在水平方向上做簡諧運動的質(zhì)點其振動圖象如圖所示,假設(shè)向右為正方向,則物體正在向右加速的時間是()。

a.0~1 s b.1 s~2 s

c.2 s~3 s d.3 s~4 s

【解析】物體向右加速說明物體正在從負(fù)向最大位移處向平衡位置運動,根據(jù)圖象可以判斷在3 s~4 s內(nèi)物體向右做加速運動,d正確。

【答案】d

【點評】要注意向右運動與向右加速運動的時間段不同。

拓展一:簡諧運動的平衡位置、位移變化規(guī)律和速度變化規(guī)律

1.如圖所示,在一個豎直懸掛的輕彈簧下方掛一個小球做成一個彈簧振子,在o處彈簧處于自然狀態(tài),懸掛小球后小球可靜止于o'處。將小球拉到b處后放手,小球即可在a、b之間往復(fù)運動,若小球從b處返回到平衡位置的過程中途徑c處,則下列說法中正確的是()。

a.o為平衡位置

b.小球從b處返回到平衡位置的過程中經(jīng)c處時速度方向向上

c.小球從b處返回到平衡位置的過程中經(jīng)c處時所受合力方向向上

d.小球從b處返回到平衡位置的過程中經(jīng)c處時離開平衡位置的位移方向向上

【分析】確定平衡位置是解答本題的關(guān)鍵。注意平衡位置是振動前小球靜止的位置,也就是合力為零的位置。在簡諧運動問題中,質(zhì)點的位移都是相對于平衡位置而言的。

【解析】小球在平衡位置時所受合力為0,o'為平衡位置,a選項錯誤;小球從b處返回到平衡位置的過程中向o'運動,速度方向向上,b正確;小球在c處時所受彈簧的彈力向上,且大于重力,合力方向向上,c對;小球在c處時離開平衡位置的位移為o'c,方向向下,d選項錯誤。

【答案】bc

【點撥】平衡位置一定是振子沿運動方向所受合力為零的位置;位移一定要抓住“離開平衡位置的位移”這個要點;運動方向即為速度方向。

拓展二:簡諧運動圖象的有關(guān)問題

2.某質(zhì)點做簡諧運動,其位移隨時間變化的圖象如圖所示,則質(zhì)點()。

a.第1 s末與第3 s末的位移相同

b.第1 s末與第3 s末的速度相同

c.4 s末至8 s末路程為10 cm

d.3 s末至5 s末速度方向不變

【分析】從振動圖象可以看出各時刻位移的大小、正負(fù)以及變化情況。判斷位移是否相同時一定要看其大小、方向是否都相同;簡諧運動的速度具有對稱性,位移大小相同的位置速度大小也相等,但速度方向要根據(jù)位移的變化來判斷。

【解析】由圖象可以看出,t=1 s和t=3 s兩時刻位移相同,a選項正確;第1 s末和第3 s末的速度方向不同,b選項錯誤;仍由圖象可知,4 s末至8 s末質(zhì)點路程為s=2×5 cm=10 cm,c選項正確;3 s末至5 s末速度方向不變,d選項正確。

【答案】acd

【點撥】將位移圖象和振動物體的位移變化情況一一對應(yīng)是解決圖象問題的關(guān)鍵,要能在位移圖象中準(zhǔn)確地找出振動物體在平衡位置和離開平衡位置的最大距離處的時刻。