2.2 简谐运动的回复力及能量（学案）-【新课程学案】新教材2022-2023学年高中物理选择性必修第一册（教科版2019）

XINKECHENG XUEAN第二章机械振动 表示质点在不同时刻的相应位置，且b、d关于平： 探究： 衡位置对称，则下列说法正确的是 (1)记录用笔P做什么运动？ A,质点做简谐运动的方程为x=Asim( (2)若匀速拉动纸带的速度为1m/s,作出P 的振动图像。 B.质点在位置b与位置d时速度大小相同， 方向不同 C.质点从位置a到c和从位置b到d所用时 间相等 D.质点从位置a到b和从b到c的平均速度相同 3.在心电图仪、地震仪等仪器工作过程中，要进 行振动记录。如图甲所示是一个常用的记录 方法，在弹簧振子的小球上安装一支记录用笔： P,在下面放一条白纸带。当小球振动时，匀速 拉动纸带（纸带速度与振子振动方向垂直），笔就： 在纸带上画出一条曲线，如图乙所示。 2cm ○(cm) 2cm( 0204060 *11/s 课下请完成“四翼”检测评价（六） 乙 第2节 简谐运动的回复力及能量 物理观念 理解简谐运动的回复力和能量的概念 (1)会用动力学方法分析简谐运动中位移、速度、回复力和加速度的变化规律及相互联系。 核心 科学思维 (2)会用能量观点分析弹簧振子动能、势能的变化情况，知道简谐运动中机械能守恒。 素养 探究弹簧振子的势能、动能与弹簧形变量的关系，能定性地说明弹簧振子系统的机械能 导学 科学探究 守恒。 【四灯￥好有胶1 落实必备知识 预读教材·直一填学用钻会情境创设·想一想 反储所学 一、回复力 :1.如图所示，一弹簧振 子在CB之间做简谐 1.定义：当小球偏离平衡位置时，受到的指向 C 0 运动，O为平衡位置，当振子运动到D 的力，叫作回复力。 2.表达式：F=一kx。“一”号表示回复力的方向与位移 点且正向B点方向振动时： (1)振子的回复力由 力提供； 方向 (2)振子所受回复力的方向由D点指 3.简谐运动：如果物体在运动方向上所受的力与它偏离 平衡位置位移的大小成 向点； ,并且总是指向 (3)振子所受回复力的大小与 ,质点的运动就是简谐运动。 的长度成正比。 了41 |高中同步导学物理选择性必修第一册|XINKECHENG XUEAN 、微点拨 2.如图所示，一弹簧 物体做简谐运动的条件是受到的回复力与位移大小成正比， 振子在光滑水平 /08000007m「 回复力方向与位移方向相反。 面的A、B两点间 做简谐运动，平衡位置为O,已知振子 二、简谐运动的能量转化 的质量为m。 1.小球远离平衡位置时， 增大， 减小。 简谐运动的能量取决于什么？试简述本 2.小球在最大位移时，势能最大，动能为0。 题中振子振动过程中的能量转化关系。 3.小球在平衡位置时， 最大， 为0 4.简谐运动的能量特点：在弹簧振子运动的任意位置，系统 的动能和势能之和都是一定的，遵守 定律。 5.简谐运动的振幅越大，系统的 越大。 微点拨 对于一个确定的振动系统，简谐运动的能量由振幅决定， 振幅越大，系统的能量越大 [四￥写为琴2强化关键能力 新知学习（一）对回复力的理解 [重点释解] -「任务驱动 1.回复力的来源 如图甲所示为水平方向的弹簧振子，如图乙所示 (1)回复力是指将振动的物体拉回到平衡位置 为竖直方向的弹簧振子，如图丙所示为m随M一起 振动的系统。 的力，同向心力一样是按照力的作用效果来 命名的。 m r0000000000Y M (2)回复力可以由某一个力提供，如水平弹簧振 甲 子的回复力即为弹簧的弹力；也可能是几个 请思考： 力的合力，如竖直悬挂的弹簧振子的回复力 (1)图甲中水平方向的弹簧振子的回复力的来源 是弹簧弹力和重力的合力；还可能是某一力 是什么？ (2)图乙中竖直方向的弹簧振子的回复力的来源 的分力。归纳起来，回复力一定等于振动物 是什么？ 体在振动方向上所受的合力。分析物体的 (3)图丙中水平方向m与M整体的回复力的来 受力时不能再加上回复力。 源是什么？m的回复力的来源是什么？ 2.关于k值 公式F=一k.x中的k指的是回复力与位移的 比例系数，而不一定是弹簧的劲度系数，系数 k由振动系统自身决定。 3.加速度的特点 根据牛顿第二定律得a-P-一6x,表明弹簧振 子做简谐运动时，振子的加速度大小与位移大小 成正比，加速度方向与位移方向相反。 42） XINKECHENG XUEAN第二章 机械振动 4.回复力的规律 :2.(多选)如图所示，弹簧振子B 因x=Asin(wt十p),故回复力F=一kx= 上放一个物块A,在A与B 4000000000000 一kAsin(wt十o),可见回复力随时间按正弦规 起做简谐运动的过程中，关于物块A受力 律变化。 的说法中正确的是 () [典例体验] A.物块A受重力、支持力及弹簧对它的恒定 [典例]一质量为m的小球， 的弹力 通过一根轻质弹簧悬挂在天花板上