11.3简谐运动的回复力和能量学案-2020-2021学年高二物理人教版选修3-4

3　简谐运动的回复力和能量 【学习目标】 1.知道回复力的概念，理解简谐运动的动力学特征. 2.知道振幅越大，振动的能量越大. 3.理解简谐运动中位移、回复力、加速度、速度、动能、势能的变化情况． 【课前学习】 一、简谐运动的回复力 1．简谐运动 如果质点所受的力与它偏离平衡位置 的大小成 ，并且总是指向平衡位置，质点的运动就是简谐运动． 2．回复力 (1)定义：使振动物体回到 的力． (2)方向：总是指向 ． (3)表达式：F＝ . 二、简谐运动的能量 1．能量转化 弹簧振子运动的过程就是 和 互相转化的过程． (1)在最大位移处， 最大， 为零． (2)在平衡位置处， 最大， 最小． 2．能量特点 在简谐运动中，振动系统的机械能 ，而在实际运动中都有一定的能量损耗，因此简谐运动是一种 的模型． 　(多选)如图1所示，弹簧振子在光滑水平杆上的A、B之间做往复运动，下列说法正确的是(　　) 例1 图1 A．弹簧振子运动过程中受重力、支持力和弹簧弹力的作用 B．弹簧振子运动过程中受重力、支持力、弹簧弹力和回复力的作用 C．振子由A向O运动过程中，回复力逐渐增大 D．从A向O运动的过程中加速度方向向右，逐渐减小 【规律总结】 1．回复力 回复力是指将振动的物体拉回到平衡位置的力，回复力为零的位置就是平衡位置． 2．回复力的来源 回复力是根据力的作用效果命名的，可能由合力、某个力或某个力的分力提供．它一定等于振动物体在振动方向上所受的合力，例如：如图2甲所示，水平方向的弹簧振子，弹力充当回复力；如图乙所示，竖直方向的弹簧振子，弹力和重力的合力充当回复力；如图丙所示，m随M一起振动，m的回复力由静摩擦力提供． 图2 3．回复力公式：F＝－kx (1)k是比例系数，其数值由振动系统决定，与振幅无关．对于水平弹簧振子，回复力仅由弹力提供，k为劲度系数． (2)“－”号表示回复力的方向与偏离平衡位置的位移的方向相反． 4．简谐运动的加速度 由F＝－kx及牛顿第二定律F＝ma可知：a＝－eq \f(k,m)x，加速度a与位移x的大小成正比，方向与位移方向相反． 5．物体做简谐运动的判断方法 (1)简谐运动的回复力满足F＝－kx； (2)简谐运动的振动图象是正弦曲线． 　在光