2.3 简谐运动的回复力和能量 课件 -2025-2026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和能量，核心知识点包括回复力公式F=-kx、简谐运动动力学条件、能量转化与守恒及瞬时性等特征。课堂导入通过回顾振幅、周期等物理量及运动表达式，搭建新旧知识联系的学习支架。 其亮点在于以科学思维中的模型建构和科学推理为核心，通过弹簧振子受力分析、竖直振动证明等实例，结合能量变化表格与图像深化物理观念。采用探究式教学与例题练习结合，助力学生构建运动和能量观念，教师可高效开展教学。

第二章 机械振动 第三节 简谐运动的回复力和能量 高中物理 选必1 2026年5月20日7时37分 教师： 物理 新 课 标 五月 26 2026年5月 回复力、简谐运动 简谐运动的能量 简谐运动瞬时性、对称性、周期性 2026年5月 描述简谐运动的物理量？ 振幅A、周期T、频率f 简谐运动表达式？ 2026年5月 第三节 简谐运动的回复力和能量 回复力、简谐运动 2026年5月 弹簧振子的小球拉离平衡位置释放后，使在平衡位置附近做简谐运动 ； 探究1：简谐运动小球的受力特点？ 回复力： 使振子返回平衡位置并总指向平衡位置的力； G F=kx N G F=kx N 2026年5月 回复力公式： 大小：与振子相对平衡位置的 ； 方向：总是指向 ，始终 ； 回复力是效果力： 可以是某一个力，或几个力 的合力 ，或某个力的分力； 位移成正比 平衡位置 与位移方向相反 G F=kx N 2026年5月 第三节 简谐运动的回复力和能量 简谐运动的条件、特点、性质 G F=kx N 2026年5月 1、简谐运动动力学条件： 质点在运动方向上满足F=-KX 成立，则，质点做简谐运动； 试证明：竖直方向的弹簧振子的振动是简谐运动； G F=kx N 平衡位置O 振幅位置A 振幅位置B mg F X 弹簧原长L0 C mg F弹 △X 2026年5月 2、简谐运动性质： 简谐运动是 加速直线运动； 当物体从最大位移处向平衡位置运动时， v与a的方向 ，物体做 ； 当物体从平衡位置向最大位移处运动时， v与a的方向 ，物体做 ； 相同 加速度减小的加速运动 加速度增大的减速运动 相反 变 G F=kx N 2026年5月 3、简谐运动特点： 填写简谐运动的位移、回复力（加速度）、速度变化情况； 振子 全振动 O→B ① B→O ② O→A ③ A→O ④ ① ② ④ ③ O B A X向右↑ F(a)向左↑ V向右↓ X向右↓ F(a)向左↓ V向左↑ X向左↑ F(a)向右↑ V向左↓ X向左↓ F(a)向左↓ V向右↑ 2026年5月 例1：(多选)关于回复力，下列说法中正确的是（ ） A、回复力是指物体离开平衡位置时受到的指向平衡位置的力 B、回复力是按力的作用效果命名的，它只可能由弹簧的弹力提供 C、回复力可能是某几个力的合力，也可能是某一个力的分力 D、振动的钟摆在平衡位置时，其所受合力为零 AC 2026年5月 第三节 简谐运动的回复力和能量 简谐运动的能量 2026年5月 1、弹簧振子的能量： 弹簧振子简谐运动过程中， 因为质点运动，具有 ， 弹簧发生形变，具有 ； 简谐运动能量 Q Q→O O O→P P 位置 A A→O O O→B B 位移大小 速度大小 动能EK 弹性势能EP 机械能 动能 弹性势能 最大 0 0 最大 ↓ ↑ ↑ ↓ 0 最大 最大 0 ↑ ↓ ↓ ↑ 最大 0 0 最大 机械能守恒（EK+EP=总量保持不变） 2026年5月 2、简谐运动系统的Ek-t和Ep-t及E-t图象： 如图，弹簧振子从A位置开始振动时，Ek-t和Ep-t及E-t图象； t E 2026年5月 3、简谐运动的能量： ①若振动系统只有弹力、重力做功，机械能守恒； ②势能包括重力势能、弹性势能、重力势能和弹性势能之和； ③简谐运动是理想化模型（实际振子有能量损失）； ④弹簧振子系统的能量由劲度系数和振幅决定： 对于同一弹簧振子系统，K越大、A越大，机械能越大； 2026年5月 例2：如图甲所示，劲度系数为k的轻弹簧，下端挂一质量为m的小球，（可视为质点）小球在竖直方向上做简谐运动。弹簧对小球的拉力F随时间变化的图象如图乙所示。已知弹簧的弹性势能表达式，x为弹簧的形变量，重力加速度为g。下列说法正确的是（ ） C 2026年5月 第三节 简谐运动的回复力和能量 简谐运动瞬时性、对称性、周期性 2026年5月 1、两个特殊位置： 振幅位置B、C： X、F、a、Ep最大，V、Ek为零； 平衡位置O：X、F、a、Ep为零，v、Ek最大； 2、瞬时性： x、F、a、v、Ep 、Ek具有瞬时对应性； 3、对称性： ①相对平衡位置对称点的 X、F、a、v大小相等； ②运动到相对平衡位置对称点的 运动时间t相等； ＊ ＊ 位 置 对 称 × 时 间 对 称 × × × 2026年5月 4、周期性： ①若t2-t1=nT，则 t1、t2两时刻振动物体在同一位 置，运动情况完全相同； ②若t2-t1=nT＋T/2，则 t1、t2两时刻描述运动的物理量 （x、F、a、v）大小相等、方向 相反（或为零）； × × t2-t1=nT＋T/2 ＊ ＊ t2-t1=nT V X V X V X V X 2026年5月 例3：（多选）在物体做简谐运动的过程中，t1、t2两时刻物体分别处在关于平衡位置对称的两点，则从t1至t2这段时间物体的（ ） A、t1、t2两时刻动能一定相同 B、t1、t2两时刻势能一定相同 C、速度一定先增大，后减小 D、加速度可能先增大，后减小，再增大 ABD 2026年5月 第三节 简谐运动的回复力和能量 课时练习 2026年5月 练1：如图所示，弹簧振子上下振动，白纸以速度v向左匀速运动，振子所带墨笔在白纸上留下如图曲线，建立如图所示坐标，y1、y2、x0、2x0为纸上印迹的位置坐标，则（ ） A、该弹簧振子的振动周期为2x0 B、该弹簧振子的振幅为y1 C、该弹簧振子的平衡位置在弹簧原长处 D、该弹簧振子的圆频率为πv/x0 D 2026年5月 练2：水平方向的弹簧振子在B、C之间做简谐运动，如图甲所示，其中B、C间距离为0.1m，小球质量m=0.1kg，运动过程中弹簧的弹性势能随时间的变化如图乙所示，下列说法不正确的是（　　） A、小球的振幅为0.05m B、小球的周期为2s C、小球运动到平衡位置O时的动量大小为 D、0.5s时弹簧的弹性势能为0.1J B 2026年5月 练3：（多选）装有一定量液体的玻璃管竖直漂浮在水中，水面足够大，如图甲所示。把玻璃管向下缓慢按压5cm后放手，忽略运动阻力，玻璃管的运动可以视为竖直方向的简谐运动，测得振动周期为0.4s。以竖直向上为正方向，某时刻开始计时，其振动图像如图乙所示，其中A为振幅。对于玻璃管（包括管内液体），下列说法正确的是（ 　） BCD 2026年5月 练4：如图甲所示，在拉力传感器的下端竖直悬挂一个弹簧振子，拉力传感器可以实时测量弹簧弹力大小。图乙是小球简谐振动时传感器示数随时间变化的图象。下列说法正确的是（　　） A、小球的质量为0.8，振动的周期为8s B、0～2s内，小球受回复力的冲量大小为0 C、1～2s和2～3s内，小球受弹力的冲量相同 D、1～3s内，小球受弹力的冲量大小为16，方向向上 D 2026年5月 回复力：使振动物体回到平衡位置的力； 简谐的判断： 简谐运动特征： 瞬时性、对称性、周期性 简谐运动能量： 简谐运动中动能和势能相互转化，机械能的总量保持不变； 2026年5月 2026年5月 $