2.3简谐运动的回复力和能量 课件-2023-2024学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册

物体做简谐运动的 原因是什么？ 走进情境 . 活动1：理一理 根据单元学习规划，我们可以从哪些角 度去探究物体做简谐运动的原因。 任务一：探究简谐运动的原因 振动质点受到的 总能使其回到平 衡位置的力。 受到回复 力的运动 一定是简 谐运动吗 ? 回复力 第2单元 机械振动 第3课时 简谐运动的回复力和能量 授课人： 机械振动 问题2：水平弹簧振子的回复力是恒力还是变力 ? 问题3：如何研究回复力？ . 活动1：想一想 如何受力分析？ 问题1：水平弹簧振子受哪些力？ 任务二：分析受力，探究弹 簧振子的回复力规律 . 活动2：画一画 试画出做简谐运动的 水平弹簧振子受到的 回复力，寻找回复力 大小的规律。 任务二：分析受力，探究弹 簧振子的回复力规律 F F F F F F A C O D B A C O D B A C O B A C O B A C O B A B A B A D A C D D D D D D O O O O B B C C C 位置 A A→O O O→B B B→O O O→A A 回复力 大小 最大 减小 零 增加 最大 减小 零 增加 最大 位移 大小 最大 减小 零 增加 最大 减小 零 增加 最大 任务二：分析受力，探究弹 簧振子的回复力规律 结论：回复力大小与位移大小成正比！ A O B x 任务二：分析受力，探究弹 簧振子的回复力规律 . 活动3：找一找 探寻回复力 ? A C O D B 为什么位移从平衡位置开始 F F x F F x x 问题：回复力的大小和方向 都与哪个物理量有关？ 方向的规律 A C O D B A C O D B A C O B A C O B A C O B A B A B A D F F D D D D D O O O B C C C x x x 位置 A A→O O O→B B B→O O O→A A 回复力 方向 向右 向右 零 向左 零 向左 零 向右 零 位移 方向 向左 向左 零 向右 零 向右 零 向左 零 任务二：分析受力，探究弹 簧振子的回复力规律 结论：回复力的方向与位移方向相反！ A O B x 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 成正比，并且总是指向平衡位置,质点的运动就是简谐运动。 任务二：分析受力，探究弹 簧振子的回复力规律 即回复力满足 F= -kx的运动就是简谐运动。 简谐运动的定义的另一种表述： 试证明竖直方向的弹簧振子 的振动是简谐运动。 分组活动： 从理论和实验两个方面证明 竖直弹簧振子回复力是否符 合F= -kx这个规律。 任务三：案例分析，检验规律 平衡位置时弹簧的形变量为x0， 则 mg=kx0 竖直方向建立坐标系，以竖直向下为正方向 当小球向下运动到离平衡位置的距离是x时， 位移也为x 重力和弹力的合力提供回复力 回复力： F=k(x0+x)-mg 方向竖直向上 此时 得F = -kx， 即小球的运动是简谐运动。 任务三：案例分析，检验规律 试证明竖直方向的弹簧振子的振动 是简谐运动。 理论验证 X0 任务三：案例分析，检验规律 试证明竖直方向的弹簧振子的振动 F= -kx F 是简谐运动。 实验验证 X0 X . 活动1：设计表格 问题：该记录哪些物理量？ 任务四：分析做功，探究弹 簧振子能量的变化 . 活动2：展评对比 问题：哪些能量发生了变化，有 没有不变的能量？ 任务四：分析做功，探究弹 簧振子能量的变化 A O B x 位置 A A→O O O→B B 位移 最大 最小0 最大 回复力 最大 最小0 加速度 最大 最小0 速度 最小0 最大 动能 最小0 最大 最小0 弹性势能 最大 最小0 最大 机械能 不变 任务四：分析做功，探究弹 簧振子能量的变化 A O B x 最