2.3简谐运动的回复力和能量 教学设计-2024-2025学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册

第三节 简谐运动的回复力与能量 第二章 机械运动 课堂引入 复习:物体做简谐运动时，位移与时间遵从什么规律? 正弦函数 思考：下图中三个物体哪个做简谐运动？如何判断？ 思考1:小球为什么会做往复运动? 存在弹力和惯性 思考2:物体做简谐运动时，所受的力有什么特点？ 分析受力情况和位移方向以及力的效果 X X X X F F F F 结论：力总是指向平衡位置，与位移方向相反。总是使物体回到平衡位置。 A点 C点 B点 D点 一、简谐运动的回复力 使物体在平衡位置做往复运动的力. 回复力是一种效果力. 总是使物体回到平衡位置. 与位移方向相反,总是指向平衡位置. 一、简谐运动的回复力 1.定义: 2.效果： 3.方向: 原长位置 a 静止位置 b c A B C 静止位置 原长位置 原长位置 A B C 回复力的大小到底由什么决定呢？ 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。 一、简谐运动的回复力 4.大小: 【典例1】如图所示在倾角为 的光滑斜面上有个小球沿斜面拉下一段距离，然后松开。假设空气阻力可忽略不计，试证明小球的运动是简谐运动。 证明步骤： 1.找平衡位置; 2.找回复力F ; 3.找F、x大小关系; 4.找F、x方向关系. 典例分析 原长位置 静止位置 X v F、a A A-O O O-B B 最大 减小 最大 最大 0 最大 增大 减小 0 0 增大 减小 增大 0 最大 二、简谐运动中各个物理量的变化规律 动能 势能 0 增大 最大 减小 0 最大 减小 0 增大 最大 机械能 不变 思考 X v F、a A A-O O O-B B 最大 减小 最大 最大 0 最大 增大 减小 0 0 增大 减小 增大 0 最大 二、简谐运动中各个物理量的变化规律 动能 势能 0 增大 最大 减小 0 最大 减小 0 增大 最大 机械能 不变 1.位移、回复力、加速度x三者同步变化,与速度的变化相反。 规律： 2.把握两个特殊位置 最大位移处:x、F、a、Ep最大，v、Ek为零； 平衡位置处:x、F、a、Ep为零，v、Ek最大. 3.两个过程: 4.动能和势能相互转化，机械能不变。 【典例2】图1为水平方向的弹簧，一端固定，另一端栓结一个小球，在水平横杆上运动，摩擦均不计，弹簧原长位置为B点，A和C为左右两边的运动最远点，以B点为坐标原点，该运动位移-时间图像如图2，则（　　） A．AC距离为5cm B．从A到C的时间为6秒 C．从B到C做匀减速运动 D．从C到B弹性势能转化为动能 【正确答案】D 典例分析 【正确答案】AB 典例分析 【典例3】 (多选)把一个小球套在光滑细杆上,球与轻弹簧相连组成弹簧振子,小球沿杆在水平方向做简谐运动,它围绕平衡位置O在A、B间振动,如图所示,下列结论正确的是(　　 ) A.小球在O位置时,动能最大,加速度最小 B.小球在A、B位置时,势能最大,加速度最大 C.小球从A经O到B的过程中,回复力一直做正功 D.小球从B到O的过程中,振动的能量不断增加 O A B 小 结 一、简谐运动的回复力 二、简谐运动的能量 1.定义：使物体在平衡位置做往复运动的力. 4.大小： 1.系统机械能守恒 2.简谐运动是一种理想模型 3.能量大小由振幅决定 “-”号表示与位移方向相反 k值由振动系统本身决定 2.效果：振动方向的合力。 3.方向：与位移方向相反，总是指向平衡位置。 课后作业： 1.完成教材P45页第2和第4题（特别是第2题对后面学习单摆有帮助）； 2.完成学案中的巩固基础部分。 A.成绩较薄弱的同学完成： 完成学案中的巩固基础、提升素养以及高考链接等部分。 B.成绩较优秀的同学完成： Lavf57.62.100 Lavf57.62.100 Lavf57.62.100 Lavf58.29.100 Lavf58.29.100 $$