2.3 简谐运动的回复力和能量 课件 -2026-2027学年高二上学期物理人教版选择性必修第一册

该高中物理课件聚焦简谐运动的回复力与能量，通过弹簧振子受力问题链导入，从平衡位置合力分析到回复力方向、大小特点，逐步引导学生从受力过渡到动力学规律及能量变化，构建递进式学习支架。 其亮点在于以科学探究为导向，结合视频观看和表格系统呈现位移、回复力、速度、能量等物理量变化规律，强化科学思维中的模型建构与科学推理。当堂小练通过实例解析深化运动和相互作用、能量观念，助力学生理解，也为教师提供清晰教学流程与练习资源。

第二章 机械运动 2.3 简谐运动的恢复力与能量 目 录 CONTENTS 1 学习目标 2 新课导入 3 新课讲解 4 课堂小结 5 当堂小练 1.理解回复力的概念. 2.会用动力学知识分析简谐运动中位移、速度、回复力和加速度的变化规律. （重点） 3.会用能量守恒的观点分析水平弹簧振子的动能、势能、总能量的变化规律. （重点） 学习目标 问题： 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。小球的受力满足什么特点才会做这种运动呢？ ？ 新课导入 思考： P Q x 1.小球运动过程中经过O点时，受到的合力为多大？ 2.小球运动到O点右侧的P点时，受到的合力方向如何？与小球偏离平衡位置位移的方向相同还是相反？ 思考： P Q x 3.小球运动到O点左侧的Q点时，受到的合力方向如何？与小球偏离平衡位置位移的方向相同还是相反？ 4.小球受到的合力的效果是什么？ 思考： 弹簧振子在运动过程所受力的方向有什么特点？ 小球所受的力总是与偏离平衡位置位移的方向相反，即受力方向总是指向平衡位置，它的作用是把物体拉回到平衡位置。通常把这个力称为回复力。 弹簧振子在运动过程所受力的大小有什么特点？ 小球所受的力与它偏离平衡位置位移的大小成正比。 对简谐运动的回复力的理解 一、简谐运动的回复力 2．回复力的方向跟振子偏离平衡位置的位移方向相反，总是指向平衡位置，它的作用是使振子能够回到平衡位置． 1．简谐运动的动力学定义：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． 新课讲解 3.回复力是指将振动的物体拉回到平衡位置的力，是按照力的作用效果来命名的，分析物体的受力时，不分析回复力． 4.回复力可以由某一个力提供(如弹力、摩擦力等)，也可能是几个力的合力，还可能是某一力的分力，归纳起来回复力一定等于物体在振动方向上所受的合力．但是不一定等于物体所受的合外力。 一、简谐运动的回复力 对简谐运动的回复力的理解 (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间的比例系数，而不一定是弹簧的劲度系数，系数k由振动系统自身决定． 一、简谐运动的回复力 简谐运动的回复力的力学关系：F＝－kx. 一、简谐运动的回复力 简谐运动的回复力的力学关系：F＝－kx. (3)据牛顿第二定律，a＝ ＝－ x，表明弹簧振子做简谐振动时振子的加速度大小也与位移大小成正比，加速度方向与位移方向相反，所以简谐运动是一种变加速直线运动． 简谐运动的回复力 二、简谐运动的能量 简谐运动的能量 弹簧振子中小球的速度在不断变化，因而它的动能在不断变化；弹簧的伸长量或压缩量在不断变化，因而它的势能也在不断变化。弹簧振子的能量变化具有什么规律呢？ 观看视频 二、简谐运动的能量 简谐运动中各物理量的变化规律 当物体做简谐运动时，它偏离平衡位置的位移x、回复力F及加速度a、速度v、动能Ek、势能Ep、振动能量E遵循一定的变化规律，可列表如下： 二、简谐运动的能量 简谐运动的能量 振子的速度与动能：速度不断变化，动能也在不断变化．弹簧形变量与势能：弹簧形变量在变化，因此势能也在变化． 简谐运动过程是一个动能和势能不断变化的过程，在任意时刻振动系统的总机械能不变．在平衡位置处，动能最大，势能最小；在最大位移处，势能最大，动能最小．振动系统的机械能与振幅有关，振幅越大，机械能就越大． 简谐运动的回复力(1)定义：振动物体受到的总能使振动物体回到平衡位置，且始终指向平衡位置的力，叫回复力。(2)回复力的特性：①回复力是根据力的作用效果命名的，可以是重力、弹力或摩擦力，或几个力的合力，或某个力的分力等。②回复力总与位移的大小成正比，且与位移的方向相反。(3)回复力的效果：使振动物体能够回到平衡位置。(4)回复力的表达式做简谐运动的质点，回复力总满足F＝－kx的形式，式中k是比例常数。 简谐运动的能量 1．弹簧振子在运动中，不考虑摩擦等阻力造成的损耗，系统的动能和势能相互转化，但是振动系统的动能和势能之和保持不变，即系统的机械能守恒． 2．振动系统的机械能跟振幅有关，振幅越大，机械能就越大． 例1、(多选)物体做简谐运动时，下列叙述中正确的是(　　) A．平衡位置就是回复力为零的位置 B．处于平衡位置的物体，一定处于平衡状态 C．物体到达平衡位置，合力一定为零 D．回复力的方向总是指向平衡位置 AD 当堂小练 【答案】AD 【解析】由回复力及平衡位置的定义可知，平衡位置时回复力为零，选项A、D正确；物体停在平衡位置时处于平衡状态，物体振动至平衡位置时不一定处于平衡状态，合力不一定为零，选项B、C错误． 例2、（单选）弹簧振子在光滑的水平面上做简谐运动，在振子向着平衡位置运动的过程中(　　) A．振子所受的回复力逐渐增大 B．振子离开平衡位置的位移逐渐增大 C．振子的速度逐渐增大 D．振子的加速度逐渐增大　　　 C 【答案】C 【解析】在振子向着平衡位置运动的过程中，振子所受的回复力逐渐减小，振子离开平衡位置的位移逐渐减小，振子的速度逐渐增大，振子的加速度逐渐减小，选项C正确． 例3、(多选)如图所示是某一质点做简谐运动的图像，下列说法正确的是(　　) A．在第1 s内，质点速度逐渐增大 B．在第2 s内，质点速度逐渐增大 C．在第3 s内，动能转化为势能 D．在第4 s内，动能转化为势能 BC 【答案】BC 【解析】在第1 s内，质点的位移逐渐增大，速度逐渐减小，A错；在第2 s内，质点向平衡位置运动，速度逐渐增大，故B对；在第3 s内，质点速度减小，动能转化为势能，故C对；第4 s内速度逐渐增大，势能转化为动能，故D错． 例4、(多选）物体做简谐运动时，下列叙述中正确的是(　　) A．平衡位置就是回复力为零的位置 B．处于平衡位置的物体，一定处于平衡状态 C．物体到达平衡位置，合力一定为零 D．物体到达平衡位置，回复力一定为零 AD 【答案】AD 【解析】本题考查简谐运动平衡位置这一知识点，并考查了处于平衡位置时回复力和物体所受合力等问题。应注意平衡位置是回复力等于零的位置，但物体所受到的合力不一定为零。因此A、D正确。 THANKS EV.Movie.Editor Lavf58.33.100 www.ieway.cn $