第2章 课时3 简谐运动的回复力和能量-（课件）2022-2023学年新教材高中物理选择性必修第一册【南方凤凰台·5A新学案】人教版（安徽版）

第二章　机械振动 课时3　简谐运动的回复力和能量 第1页 第二章　机械振动 5A新学案 物理 · 选择性必修第一册 必备知识·记忆理解 平衡位置 平衡位置 －kx 正比 平衡位置 动能 势能 势能 动能 动能 势能 理想化 B C 关键能力·分析应用 AD A D AD BD B C Thank you for watching 第1页 第二章　机械振动 5A新学案 物理 · 选择性必修第一册 核心 目标 1. 理解回复力的概念和性质，理解简谐运动中位移、回复力、加速度、速度的变化规律． 2. 理解简谐运动过程中动能和势能的变化关系及其能量转化，知道弹簧振子系统的机械能守恒. 要点笔记 要点1　简谐运动的回复力 1. 回复力 (1) 定义：振动质点受到的总能使其回到____________的力． (2) 方向：指向____________. (3) 表达式：F＝__________. 2. 简谐运动的动力学特征 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________，并且总是指向____________，质点的运动就是简谐运动． 要点2　简谐运动的能量 1. 振动系统的状态与能量的对应关系 简谐运动的过程就是________和________互相转化的过程． 在最大位移处，________最大，________为零． 在平衡位置处，________最大，________最小． 在振动的一个周期内，动能和势能完成两次周期性变化．振子运动经过平衡位置两侧的对称点时，具有相等的动能和相等的势能． 2. 简谐运动的能量特点：在简谐运动中，没有能量损耗，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． 基础内化 1. (2022·江苏响水中学)下列描述的运动属于简谐运动的是( ) INCLUDEPICTURE"G26.tif" 甲 乙 A. 图甲中小球在 O 附近两个斜面上来回滚动 B. 图乙中小球在弹簧的作用下沿光滑杆往复运动 C. 乒乓球在地面上的自由来回上下跳动 D. 活塞在气缸里往复运动 解析：小球在斜面上受到的力为恒力，不符合回复力的条件，故不是简谐运动，A错误；小球在弹簧的作用下，小球受到的回复力与小球的位移成正比，方向总是指向平衡位置，是简谐运动，B正确；乒乓球在地面上的自由来回上下跳动，只受重力作用，故合外力为恒力，不符合回复力的规律，故不是简谐运动，C错误；活塞在气缸里往复运动不遵循简谐运动的位移与时间的规律，故不是简谐运动，D错误． 2. (2022·广东高州联考)如图所示，在光滑水平面上有一轻质弹簧左端固定，右端与质量为m的小球相连，构成一个水平弹簧振子，弹簧处于原长时小球位于O点．现使小球以O点为平衡位置，在A、B两点间沿光滑水平面做简谐运动，关于这个弹簧振子做简谐运动的过程，下列说法中正确的是( ) A. 小球经过平衡位置O时加速度最大 B. 小球每次通过同一位置时的速度一定相同 C. 小球做简谐运动的周期与振幅无关 D. 小球从A运动到B的过程中弹簧的弹性势能先增大后减小 解析：小球经过平衡位置O时速度最大，加速度为零，A错误；小球每次通过同一位置时的速度大小一定相等，但方向不一定相同，B错误；弹簧振子的周期又称固有周期，由小球质量、弹簧劲度系数决定，与振幅无关，C正确；小球从A运动到B的过程中弹簧的形变量先减小后增大，故弹性势能先减小后增大，D错误. 分类悟法 考向1　简谐运动的回复力 1. 回复力的性质 回复力是根据力的效果命名的，可以是一个力，也可以是多个力的合力，还可以是某个力的分力． 2. 简谐运动的回复力的特点 (1) 由F＝－kx知简谐运动的回复力大小与振子的位移大小成正比，回复力的方向与位移的方向相反，即回复力的方向总是指向平衡位置． (2) 公式F＝－kx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) 根据牛顿第二定律得a＝eq \f(F,m)＝－eq \f(k,m)x，弹簧振子做简谐运动时振子的加速度大小也与位移大小成正比，加速度方向与位移方向相反 (4) 因x＝Asin (ωt＋φ)，故回复力F＝－kx＝－kAsin (ωt＋φ)，可见回复力随时间按正弦规律变化． 3. 判断是否为简谐运动的方法 (1) 以平衡位置为原点，沿运动方向建立直线坐标系． (2) 在振动过程中任选一个位置(平衡位置除外)，对振动物体进行受力分析． (3) 将力在振动方向上分解，求出振动方向上的合力． (4) 判定振动方向上合外力(或加速度)与位移关系是否符合F＝－kxeq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(或