第2章 3 简谐运动的回复力和能量-【优化探究】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第一册同步导学案配套PPT课件（人教版，多选）

3　简谐运动的回复力和能量 返回导航 下页 上页 /物理/ 选择性必修 第一册 学习目标要求 核心素养和关键能力 1.理解回复力的概念和特点。 2.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。 3.会用能量守恒的观点分析弹簧振子动能、势能、总能量的变化规律。 1.核心素养 (1)利用能量守恒定律研究弹簧振子，物理建模法理解简谐运动。 (2)利用“对称性”和“周期性”思维方法，理解简谐运动。 2.关键能力 物理建模能力和综合分析能力。 返回导航 下页 上页 /物理/ 选择性必修 第一册 必备知识 自主学习 关键能力 合作探究 课堂检测 巩固演练 课时作业 素养达标 返回导航 下页 上页 /物理/ 选择性必修 第一册 一 简谐运动的回复力 1．回复力 项目 内容 定义 使物体在____________附近做往复性运动的力 方向 指向____________ 作用效果 使振动物体总能回到____________ 平衡位置 平衡位置 平衡位置 返回导航 下页 上页 /物理/ 选择性必修 第一册 2.简谐运动的动力学特征 (1)动力学定义：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____________，物体的运动就是简谐运动。 (2)表达式：F＝________。 正比 平衡位置 －kx 返回导航 下页 上页 /物理/ 选择性必修 第一册 二 简谐运动的能量 1．振动系统(弹簧振子)的状态与能量的对应关系 在弹簧振子运动的任意位置，系统的________与________之和都是一定的，遵守机械能守恒定律。 (1)在最大位移处，________为零，________最大。 (2)在平衡位置处，________最大，________最小。 动能 势能 动能 势能 动能 势能 返回导航 下页 上页 /物理/ 选择性必修 第一册 2．简谐运动的能量特点：在简谐运动中，振动系统的机械能________，而实际的运动都有一定的能量损耗，因此简谐运动是一种________的模型。 守恒 理想化 返回导航 下页 上页 /物理/ 选择性必修 第一册 简谐运动的回复力 　如图所示为弹簧振子的模型，O点为振子的平衡位置，A、O间和B、O间距离都是x，弹簧劲度系数为k。 返回导航 下页 上页 /物理/ 选择性必修 第一册 (1)当振子在A点时所受弹簧的弹力方向如何？大小是多少？在B点呢？ 提示：当振子在A点时所受弹簧弹力方向由A指向O，大小为kx。在B点，由B指向O，大小为kx。 (2)弹力的作用是什么？ 提示：使振子回到平衡位置。 (3)弹力的大小与位移是什么关系？ 提示：弹力的大小与位移成正比关系。 返回导航 下页 上页 /物理/ 选择性必修 第一册 1．回复力的性质 回复力是根据力的效果命名的，它可以是一个力，也可以是多个力的合力，还可以由某个力的分力提供。如图甲所示，水平方向的弹簧振子，弹力充当回复力；如图乙所示，竖直方向的弹簧振子，弹力和重力的合力充当回复力；如图丙所示，1随2一起振动，1的回复力由静摩擦力提供。 返回导航 下页 上页 /物理/ 选择性必修 第一册 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。 返回导航 下页 上页 /物理/ 选择性必修 第一册 　 (多选)如图所示，弹簧振子在光滑水平杆上的A、B之间做往复运动。下列说法正确的是(　　) A．弹簧振子运动过程中受重力、支持力和弹簧弹力的作用 B.弹簧振子运动过程中受重力、支持力、弹簧弹力和回复力的作用 C．振子由A向O运动过程中，回复力逐渐增大 D．振子由O向B运动过程中，回复力的方向指向平衡位置 AD 返回导航 下页 上页 /物理/ 选择性必修 第一册 [解析]　回复力是根据效果命名的力，不是做简谐运动的物体受到的具体的力，它是由物体受到的具体的力所提供的，在此情景中弹簧的弹力充当回复力，故A正确，B错误；回复力与位移的大小成正比，由A向O运动过程中位移的大小逐渐减小，故此过程回复力逐渐减小，故C错误；回复力总是指向平衡位置，故D正确。 返回导航 下页 上页 /物理/ 选择性必修 第一册 返回导航 下页 上页 /物理/ 选择性必修 第一册 　 1.对简谐运动的回复力公式F＝－kx的理解，正确的