第3课 简谐运动的回复力和能量 -【帮课堂】2023-2024学年高二物理同步学与练（人教版2019）

第3课 简谐运动的回复力和能量 ( 学习目标 ) 课程标准 学习目标 通过实验，认识简谐运动的特征。能用公式和图像描述简谐运动。 1．通过对弹簧振子运动过程的观察和受力分析，从力与运动的关系、能量两个角度认识简谐运动的特征，进一步深化对质点运动的认识，发展运动与相互作用观念、能量观念。 2．通过分析回复力与位移的关系，认识简谐运动是一种变力作用下的变加速运动。 3．通过分析弹簧振子在不同位置的速度大小、速度方向、加速度大小、加速度方向，以及动能和弹性势能之间的转化，深化对位移、速度、加速度、机械能等重要的物理概念的认识。 ( 0 2 预习导学 ) （一）课前阅读： 回复力：使振子返回平衡位置并总指向平衡位置的力。 作用：使振子返回平衡位置。 回复力是一种效果力。 对于标准的简谐振动,回复力就一定是合力,这样才能由回复力来直接决定加速度. 回复力可以是合外力，其不单纯是指某一个力。它是根据力的作用效果“总是要把物体拉回到平衡位置”命名的；回复力不是一种特殊性质的力。但回复力也不一定就是合外力。不同振动中回复力的来源不同。 有回复力的物体不一定做简谐运动。 （二）基础梳理 一、简谐运动的回复力 （一）水平弹簧振子 1、回复力大小： 2、回复力方向： 3、回复力： （二）简谐运动的受力特点 1.回复力 (1)定义：使物体在 附近做往复运动的力. (2)方向：弹簧振子的回复力总是 平衡位置。 (3)来源：属于 力，可以是某一个力，也可以是几个力的 或某个力的 . 2.平衡位置：物体在振动过程中回复力为 的位置. 3、简谐运动的受力特征：回复力F＝ ，F(或a)的大小与x的大小成 ，方向 。 （三）简谐运动的加速度 a＝－ 【概念衔接】回复力、合力、性质力、效果力 【拓展补充】竖直弹簧振子的回复力：-kx（x大小不是弹簧的形变量） 【即学即练】1.如图(a)，一弹簧振子在AB间做简谐运动，O为平衡位置，如图(b)是振子做简谐运动时的位移－时间图象．则关于振子的加速度随时间的变化规律．下列四个图象中正确的是(　　) (a) 　　 (b) A　　 　　B 2．（多选）一水平弹簧振子做简谐运动的振动图象如图所示，已知弹簧的劲度系数为20 N/cm，则(　　) A．图中A点对应的时刻振子所受的回复力大小为5 N，方向指向x轴的负方向 B．图中A点对应的时刻振子的速度方向指向x轴的正方向 C．在0～4 s内振子做了1.75次全振动 D．在0～4 s内振子通过的路程为3.5 cm 【微点拨】注意区分路程和位移 二、简谐运动的能量 简谐运动能量特征：振动的能量包括动能Ek和势能Ep，简谐运动过程中，系统动能与势能相互 ，弹簧振子系统的机械能 。 【概念衔接】动能、重力势能、弹性势能、机械能 【即学即练】1.（多选）关于简谐运动，以下说法正确的是(　　) A.弹簧振子做简谐运动的回复力表达式F＝－kx中，F为振动物体所受的合外力，k为弹簧的劲度系数 B.物体的速度再次相同时，所经历的时间一定是一个周期 C.位移的方向总跟加速度的方向相反，跟速度的方向也相反 D.水平弹簧振子在简谐运动中动能和势能的和是不变的 2．如图所示，弹簧下面挂一质量为m的物体，物体在竖直方向上做振幅为A的简谐运动，当物体振动到最高点时，弹簧正好处于原长，弹簧在弹性限度内，则物体在振动过程中(　　) A．弹簧的最大弹性势能等于2mgA B．弹簧的弹性势能和物体动能总和不变 C．物体在最低点时的加速度大小应为2g D．物体在最低点时所受弹簧的弹力大小应为mg 【微点拨】找到参与转化的所有能量 （三）预习作业 1．弹簧振子以O点为平衡位置，在水平方向上的A、B两点间做简谐运动，以下说法正确的是(　　) A．振子在A、B两点时的速度和加速度均为零 B．振子在通过O点时速度的方向将发生改变 C．振子的加速度方向总跟速度方向相反 D．振子离开O点的运动总是减速运动，靠近O点的运动总是加速运动 2. 如图甲所示，水平的光滑杆上有一弹簧振子，振子以O点为平衡位置，在a、b两点之间做简谐运动，设向右为正方向，其振动图象如图乙所示．由振动图象可知(　　) A．振子的振动周期等于t1 B．在t＝0时刻，振子的位置在a点 C．在t＝t1时刻，振子的速度为零 D．从t1到t2，振子正从O点向b点运动 3.(多选)如图甲所示，以O点为平衡位置，弹簧振子在A、B两点间做简谐运动，图乙为这个弹簧振子的振动图象.下列说法中正确的是(　　) A.在t＝0.2 s时，弹簧振子的加速度为正向最大 B.在t＝