简谐运动的回复力和能量、单摆 -2021-2022学年高二物理精讲精练（人教版选修3-4）

2021-2022学年高二物理精讲精练（人教版选修3-4） 简谐运动的回复力和能量、单摆 【学习目标】 1．掌握简谐运动的动力学特征，明确回复力的概念。 2．知道简谐运动是一种没有能量损耗的理想情况。 3．理解简谐运动过程中位移、回复力、加速度、速度、动能、势能的变化情况。 4．知道什么是单摆。 5．理解摆角很小时单摆的振动是简谐运动。 6．知道单摆的周期跟什么因素有关，了解单摆的周期公式，并能用来进行有关的计算。 【要点梳理】 要点一、简谐运动的回复力、能量 1．回复力 物体振动时受到的回复力的方向总是指向平衡位置，即总是要把物体拉回到平衡位置的力称为回复力． ． 要点诠释：（1）负号表示回复力的方向是与位移方向相反．（2）为与的比例系数，对于弹簧振子，为劲度系数．（3）对水平方向振动的弹簧振子，回复力由弹簧的弹力提供；对竖直方向振动的弹簧振子，回复力由弹簧的弹力与重力两力的合力提供．（4）物体做简谐运动到平衡位置时，回复力为（但合力可能不为）．（5）回复力大小随时间按正弦曲线变化． 2．简谐运动的能量 （1）弹簧振子运动的任意位置，系统的动能与势能之和都是一定的，即振动过程中机械能守恒． （2）水平方向的振子在平衡位置的机械能以动能的形式出现，势能为零；在位移最大处势能最大，动能为零． （3）简谐运动中系统的动能与势能之和称为简谐运动的能量，即。 （4）简谐运动中的能量跟振幅有关，振幅越大，振动的能 量越大． （5）在振动的一个周期内，动能和势能间完成两次周期性变化，经过平衡位置时动能最大，势能最小；经过最大位移处时，势能最大，动能最小． 要点二、简谐运动的特征 1．物体做简谐运动的三个特征 （1）振动图像是正弦曲线； （2）回复力满足条件； （3）机械能守恒． 2．简谐运动的判定方法 （1）简谐运动的位移一时间图像是正弦曲线或余弦曲线． （2）故简谐运动的物体所受的力满足，即回复力与位移成正比且方向总相反． （3）用判定振动是否是简谐运动的步骤： ①对振动物体进行受力分析； ②沿振动方向对力进行合成与分解； ③找出回复力，判断是否符合． 要点三、简谐运动的运动特点 1．简谐运动的加速度分析方法 简谐