第二章 机械振动 3 简谐运动的回复力和能量-【金版教程】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第一册创新导学案课件PPT（人教版2019）

第二章　机械振动 1 3.简谐运动的回复力能量 2 1．明确回复力的概念和特点，掌握简谐运动的动力学特征。2.知道简谐运动中动能和势能之和不变，且其大小与振幅有关。3.会应用动力学、能量观点分析简谐运动中位移、回复力、加速度、速度、动能、势能等各物理量的变化规律。 课前自主学习 4 平衡 F＝－kx 相反 劲度系数 运动方向 正比 指向 课前自主学习 课堂探究评价 课后课时作业 动能 势能 势能 动能 动能 势能 一定 机械能守恒 理想化 振幅 课前自主学习 课堂探究评价 课后课时作业 1．判一判 (1)简谐运动是匀变速运动。(　　) (2)简谐运动的回复力总是指向平衡位置。(　　) (3)简谐运动的回复力可以是恒力。(　　) (4)水平弹簧振子运动到平衡位置时，回复力为零，因此机械能一定为零。(　　) (5)回复力的大小与速度大小无关，速度增大时，回复力可能增大，也可能减小。(　　) (6)回复力的方向总是与速度的方向相反。(　　) (7)弹簧振子位移最大时，势能也最大。(　　) × √ × × × × √ 课前自主学习 课堂探究评价 课后课时作业 2．想一想 (1)公式F＝－kx中的k是否就是指弹簧的劲度系数？ (2)振子经过同一位置时，位移、回复力、加速度、速率、速度、动能、势能各物理量的关系如何？ 提示：不一定。做简谐运动的物体，其回复力F＝－kx，这是判断物体是否做简谐运动的依据，k是比例系数，不一定是弹簧的劲度系数。 提示：振子经过同一位置时，位移、回复力、加速度、速率、动能、势能一定相同，但速度不一定相同，速度大小一定相等，但方向可能相反。 提示 课前自主学习 课堂探究评价 课后课时作业 课堂探究评价 9 探究1 简谐运动的回复力 仔细观察下列图片，认真参与“师生互动”。 课前自主学习 课堂探究评价 课后课时作业 提示 活动1：图甲为弹簧振子的模型，请分析振子在运动过程中所受的力，这些力的合力有什么特点？合力的作用是什么？ 提示：振子受重力、杆的支持力、弹簧弹力(平衡位置不受弹簧弹力)，其中重力与支持力平衡，合力等于弹簧弹力，根据弹簧弹力的特点，合力F＝－kx，即合力的方向指向平衡位置，与位移方向相反。合力的作用总是要把振子拉回到平衡位置。 课前自主学习 课堂探究评价 课后课时作业 提示 活动2：如图甲所示，弹簧振子所受的合力称为简谐运动的回复力，如图乙所示的弹簧振子做竖直方向上的简谐运动时的回复力是什么？ 提示：弹力和重力的合力充当弹簧振子的回复力。 课前自主学习 课堂探究评价 课后课时作业 1．回复力 使物体在平衡位置附近做往复运动的力，称为回复力，它的作用总是要把物体拉回到平衡位置。回复力是根据力的效果命名的，它可能由几个力的合力、某个力或某个力的分力提供。回复力一定等于物体在振动方向上所受的合力。 课前自主学习 课堂探究评价 课后课时作业 2．简谐运动的动力学特征：回复力F＝－kx。 (1)凡是满足F＝－kx的运动都是简谐运动。k是比例系数，并非一定是弹簧的劲度系数(水平弹簧振子中k为弹簧的劲度系数)，其值由振动系统决定，与振幅无关。 (2)“－”号表示回复力的方向与物体偏离平衡位置的位移的方向相反。 (3)判断一个物体是否做简谐运动，可找出回复力F与位移x之间的关系，若满足F＝－kx，则物体做简谐运动，否则就不是简谐运动。 课前自主学习 课堂探究评价 课后课时作业 课前自主学习 课堂探究评价 课后课时作业 例1　一质量为m，侧面积为S的正方体木块，放在水面上静止(平衡)，如图所示，现用力向下将其压入水中一段深度后(未全部浸没)撤掉外力，木块在水面上下振动，试判断木块的振动是否为简谐运动。 课前自主学习 课堂探究评价 课后课时作业 (1)木块振动的回复力F由什么力提供？ (2)F满足什么条件时，可证明木块做简谐运动？ 提示：重力与浮力的合力。 提示 提示： F＝－kx。 课前自主学习 课堂探究评价 课后课时作业 规范解答 答案 [答案]　见规范解答 课前自主学习 课堂探究评价 课后课时作业 课前自主学习 课堂探究评价 课后课时作业 [变式训练1]　(多选)关于回复力，下列说法中正确的是(　　) A．回复力是指物体离开平衡位置时受到的指向平衡位置的力 B．回复力是按力的作用效果命名的，它只可能由弹簧的弹力提供 C．回复力可能是某几个力的合力，也可能是某一个力的分力 D．振动的钟摆在平衡位置时，其所受合力为零 答案 课前自主学习 课堂探究评价 课后课时作业 解析 由回复力的定义可知A正确；如图为钟摆振动的示意图，钟摆振动时的回复力不是由弹簧的弹力提供，而是由钟摆的重力沿钟摆运动方向的分力提供，而水平弹簧振子的回复力由小球所受的重力、支持力