2.3 简谐运动的回复力和能量（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（人教版2019）

物理选择性必修第一册XINKECHENG XUEAN 第3节 简谐运动的回复力和能量 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 科学思维 联系。 核心 (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 科学探究 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 导学 能守恒。 [时对￥8内衣1 落实必备知识 预读教材·兵一頃麦拿情境创设·想一想 一、简谐运动的回复力 :1.如图所示，一弹簧振 8e8&◆P 1.回复力：使振动物体回到 的力。 子在CB之间做简谐 2.简谐运动的回复力：F=一kx。“一”号表示回复力的 运动，O为平衡位置，当振子运动到D 点且正向B点方向振动时： 方向与位移方向 (1)振子的回复力由 力提供； 3.简谐运动：如果物体在运动方向上所受的力与它偏离 (2)振子所受回复力的方向由D点指 平衡位置位移的大小成 ,并且总是指向 向点； ,质点的运动就是简谐运动。 (3)振子所受回复力的大小与的 微点拨 长度成正比。 物体微简谐运动的条件是受到的回复力与位移大小成正： 2.如图所示，一弹簧振子在光滑水平面 比，回复力方向与位移方向相反 的A、B两点间做简谐运动，平衡位置 二、简谐运动的能量 为O,已知振子的质量为m。 1.小球远离平衡位置时， 增大， 减小。 000060io0000m- 2.小球在最大位移时，势能最大，动能为0。 B 3.小球在平衡位置时， 最大， 为0。 简谐运动的能量取决于什么？试简述 4.简谐运动的能量特点：在弹簧振子运动的任意位置， 本题中振子振动过程中的能量转化 系统的动能和势能之和都是一定的，遵守 关系。 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.。 44） XINKECHENG XUEAN第二章机械振动 [四湖等对内21 强化关键能力 新知学习（一）对回复力的理解 :3.加速度的特点 [任务驱动] 根据牛顿第二定律得4=E=一，表明弹 m 如图甲所示为水平方向的弹簧振子，如图乙所示 簧振子做简谐运动时，振子的加速度大小与位 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。 移大小成正比，加速度方向与位移方向相反。 :4.回复力的规律 因x=Asin(wt十p),故回复力F=一kx= 000000000000Yi 甲 内 一kAsin(wt十p),可见回复力随时间按正弦规 请思考： 律变化。 (1)图甲中水平方向的弹簧振子的回复力的来源 是什么？ [典例体验] (2)图乙中竖直方向的弹簧振子的回复力的来源 典例]一质量为m的小球，通 是什么？ 过一根轻质弹簧悬挂在天花板上，如 (3)图丙中水平方向m与M整体的回复力的来 源是什么？m的回复力的来源是什么？ 图所示。 (1)小球在振动过程中的回复力实际上是 0 (2)该小球的振动是否为简谐运动？ [听课记录] 重点释解] 1.回复力的来源 (1)回复力是指将振动的物体拉回到平衡位置： 的力，同向心力一样是按照力的作用效果来： 命名的。 (2)回复力可以由某一个力提供，如水平弹簧振： 子的回复力即为弹簧的弹力；也可能是几个： 力的合力，如竖直悬挂的弹簧振子的回复力： …/方法技巧/ 是弹簧弹力和重力的合力；还可能是某一力 判断一个振动为简谐运动的方法 根据简谐运动的特征进行判断，由此可总结为： 的分力。归纳起来，回复力一定等于振动物 (1)通过对位移的分析，列出位移一时间表达式或 体在振动方向上所受的合力。分析物体的 利用位移一时间图像是否满足正弦规律来判断。 受力时不能再加上回复力。 (2)对物体进行受力分析，求解物体所受力在振动 2.关于k值 方向上的合力，利用物体所受到的回复力是否满足F k.x进行判断。 公式F=一kx中的k指的是回复力与位移的 (3)根据运动学知识，分析求解振动物体的加速 比例系数，而不一定是弹簧的劲度系数，系数 度，利用简谐运动的运动学特征=一飞x选行判断。 k由振动系统自身决定。 m 用了45 物理选择性必修第一册XINKECHENG XUEAN [针对训练] [重点释解] 1,根据水平弹簧振子图，可} 4600e 1.对于弹簧振子的回复力F与位移x的关系图 分析各个物理量的变化 A’0A 像，下列正确的是 关系如表所示： 头市 振子的 A→O O→A1 A'→O O→A 运动 位移 向右减小向左增大向左减小向右增大 2.(多选)如图所示，弹簧振子B么 回复力 向左减小 向右增大 向右减小 向左增大 上放一个物块A,在A与B 0000000004 B 速度 向左