2.3 简谐运动的回复力和能量-【物理优课PPT】高中物理选择性必修第一册同步PPT课件（人教版2019）

授课老师：物理优课PPT 人教版（2019） 高中物理 选择性必修第一册 第二章：机械振动 学习素养 (1)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及相互联系。(2)会用能量观点分析弹簧振子动能、势能的变化情况，知道简谐运动中机械能守恒。 1.科学思维 探究弹簧振子的势能、动能与弹簧形变量的关系，能定性地说明弹簧振子系统的机械能守恒。 2.科学探究 学习目标 (1) 会分析弹簧振子的受力情况，理解回复力的概念。 (2)认识位移、速度、回复力和加速度的变化规律及相互联系。 (3)会用能量观点分析水平弹簧振子动能、势能的变化情况，知道简谐运动中机械能守恒。 CONTENTS 目 录 第一部分 课堂引入 第二部分 简谐运动的回复力 第三部分 简谐运动中各个物理量的变化规律 第四部分 简谐运动的能量 第五部分 课堂小结 第六部分 课后练习 温故知新 运 动 受力特点 力大小变化情况 与速度的方向关系 匀速直线运动 匀变速直线运动 匀变速曲线运动 匀速圆周运动 …… …… …… F合 与 v 在一条直线上 F合 与 v 方向有一夹角 F合 与 v 方向始终垂直 课堂引入 当我们把弹簧振子的小球拉离平衡位置释放后，小球就会在平衡位置附近做简谐运动。 思考1:小球为什么会做往复运动? 存在力和惯性 思考2:小球的受力满足什么特点才会做这种运动呢？ 课堂引入 O A B C D O A B C D O A B C D O A B C D O A B C D O A B C D O A B C D O B C D A x x x x x F F F F F F 所受的合力总是指向平衡位置 CONTENTS 目 录 第一部分 课堂引入 第二部分 简谐运动的回复力 第三部分 简谐运动中各个物理量的变化规律 第四部分 简谐运动的能量 第五部分 课堂小结 第六部分 课后练习 二、简谐运动的回复力 4.方向: 总是指向平衡位置 1.定义:使振子回到平衡位置的力 2.来源：回复力可以是弹力,也可以是其它力(包括摩擦力);可以是某一个力，或几个力的合力,或者某个力的分力。 3.大小: F=-kx “-” 表示回复力方向始终与位移方向相反 回复力是按力的作用效果命名的 二、简谐运动的回复力 5.简谐运动的定义的另一种表述： 如果质点所受的力与它偏离平衡位置的位移大小成正比，并且总是指向平衡位置，质点的运动就是简谐运动。 注意：对一般的简谐运动，由于回复力不一定是弹簧的弹力，所以 k 不一定是劲度系数而是回复力与位移的比例系数。 即回复力满足 F= -kx 的运动就是简谐运动。 二、简谐运动的回复力 6.判断物体是否做简谐运动的两种方法 1.x-t 图像为正弦曲线 2.F-x 满足 F=-kx 的形式 3.常用步骤： （1）找平衡位置 （2）找回复力 （3）找F=kx （4）找方向关系 二、简谐运动的回复力 如图，一弹簧上端固定，劲度系数为k，另一端挂一质量为m的小球，平衡位置时弹簧的形变量为x0，释放后小球做上下运动，弹簧此时没有超出弹性限度，小球的运动是简谐运动吗？其回复力是谁提供的？ x0 o 证明：平衡位置时弹簧的形变量为x0， 则 mg=kx0 当小球向下运动到离平衡位置的距离是x时， 回复力：F=mg-k(x0+x) 得F=-kx， 即小球的运动是简谐运动。 重力和弹力的合力提供回复力 CONTENTS 目 录 第一部分 课堂引入 第二部分 简谐运动的回复力 第三部分 简谐运动中各个物理量的变化规律 第四部分 简谐运动的能量 第五部分 课堂小结 第六部分 课后练习 三、简谐运动中各个物理量的变化规律 O Q P Q Q-O O O-P P X F、a v 向左最大 向左减小 向右最大 向右最大 0 向右最大 向右增大 向右减小 0 0 向右增大 向右减小 向左增大 0 向左最大 规律：每次经过同一位置处，x、F、a、势能、动能均相同，v 大小相等，方向不一定。若连续两次经过同一点，v 反向。 三、简谐运动中各个物理量的变化规律 1.简谐运动的加速度大小和方向都随时间做周期性的变化，所以简谐运动是变加速运动； 2.当物体从最大位移处向平衡位置运动时，由于v与a的方向一致，物体做加速度越来越小的加速运动； 3.当物体从平衡位置向最大位移处运动时，由于v与a的方向相反，物体做加速度越来越大的减速运动。 CONTENTS 目 录 第一部分 课堂引入 第二部分 简谐运动的回复力 第三部分 简谐运动中各个物理量的变化规律 第四部分 简谐运动的能量 第五