第2章 第2节 简谐运动的回复力和能量-2026-2027学年高中物理选择性必修第一册课堂重点&课时训练合集（沪科版）

沪科版·选择性必修第一册·第二章机械振动 简谐运动的回复力和能量 课时重点&课堂同步 模块1 本小节知识重点梳理 序号 核心知识点 关键内容 回复力 使振动物体回到平衡位置的力，方向总是指向平衡位置 简谐运动的动力学定义 物体所受回复力与它偏离平衡位置的位移大小成正比，方向总指向平衡位置 回复力公式 F=-,其中k为劲度系数（或比例系数），X为位移（相对平衡位置），负号 3 表示F与X方向相反 回复力的来源 回复力是效果力，由物体所受的合力提供，可以是弹力、重力、摩擦力等或它 们的合力 5 加速度与位移关系 由牛顿第二定律：a=-(k/m)x,加速度方向总指向平衡位置 6 平衡位置特点 平衡位置处X=0,回复力F=0,加速度a=0,速度最大 最大位移处特点 最大位移处X=A,回复力最大F=-kA,加速度最大，速度为零 8 能量转化 简谐运动中动能与势能（弹性势能或重力势能）相互转化，机械能守恒 9 能量大小关系 平衡位置：动能最大，势能最小；最大位移处：动能为零，势能最大 10 能量守恒表达式 E=Ek+Ep=常量，即hmw2+hkQx2=hkA2 核心规律总结 回复力F=-x(矢量式，负号表方向) 加速度a=-(k/m)x 能量守恒：hmv2+hx2=hkA2 平衡位置：F=0,a=0,v最大，Ek最大，Ep最小 最大位移处：F最大，a最大，V=0,Ek=0,Ep最大 模块2 课堂同步提升习题 一、 选择题（单选）（每题3分，共30分） 1.关于简谐运动的回复力，下列说法正确的是 A回复力一定是弹力 B.回复力方向总与位移方向相同 C.回复力方向总指向平衡位置 D.回复力是物体所受的合力，方向不变 2.做简谐运动的物体，当它每次经过同一位置时，可能不同的物理量是 A.位移B.回复力C.加速度D.速度 3.简谐运动中，物体在平衡位置时，下列物理量最大的是 A.回复力B.加速度C.动能D.势能 4.做简谐运动的物体，当位移为正向最大时，下列说法正确的是 A.速度最大，加速度为零B.速度为零，加速度最大C.速度为零，加速度为零D.速度最大，加速度最大 5.简谐运动的回复力公式F=-kx中，k的单位是 A.N·mB.N/mC.J/m D.N·s 6.关于简谐运动的能量，下列说法正确的是 A,动能增大时，势能也增大B.动能最大时，势能最大C.动能和势能之和保持不变 D.机械能随振幅增大而减小 7.一弹簧振子在水平方向上做简谐运动，当振子从最大位移处向平衡位置运动的过程中 A.回复力增大，速度增大B.回复力减小，速度增大C.回复力增大，速度减小D.回复力减小，速度减小 8.做简谐运动的物体，在最大位移处，下列物理量不为零的是 A.速度B.动能C.回复力D.以上都不为零 9.简谐运动中，物体从平衡位置运动到最大位移处的过程中，能量的转化情况是 A.动能转化为势能B.势能转化为动能C,动能不变，势能增大D.势能不变，动能减小 10.关于简谐运动的加速度，下列说法正确的是 A.加速度方向总与速度方向相同 B.加速度方向总与位移方向相反 C.加速度大小与位移大小成反比 D.平衡位置处加速度最大 二、选择题（多选）（每题4分，共20分，选对但不全得2分，选错得0分） 11.关于简谐运动的回复力，下列说法正确的是 A.回复力是按效果命名的力 B.回复力可以是重力、弹力、摩擦力等力的合力 C,回复力方向总指向平衡位置 D.回复力大小与位移大小成正比，与位移方向相反 12.做简谐运动的物体，在向平衡位置运动的过程中 A.位移减小B.回复力减小C.加速度减小D.速度减小 13.关于简谐运动的能量，下列说法正确的是 A.简谐运动过程中机械能守恒 B.平衡位置处动能最大，势能最小 C.最大位移处动能最小，势能最大 D.振幅越大，振动能量越大 14.一弹簧振子做简谐运动，下列说法正确的是 A.振子在平衡位置时，回复力为零 B.振子在最大位移处时，速度为零 C,振子从平衡位置向最大位移处运动时，做减速运动 D.振子从最大位移处向平衡位置运动时，做加速运动 15.下列有关简谐运动中各物理量变化的说法，正确的是 A位移减小时，加速度减小，速度增大 B.位移方向总与加速度方向相反 C.速度方向与加速度方向可能相同，也可能相反 D.回复力减小时，速度一定减小 三、填空题（每题4分，共20分） 16.简谐运动的回复力公式为F= 其中负号表示回复力方向总与 方向相反。 17.做简谐运动的物体，在平衡位置处，回复力为 ，加速度为 ，速度 (填“最大”或 “为零”)。 18.简谐运动中，物体的动能和势能相互转化，但 保持不变，表达式为hmv2+hkx2= 19.做简谐运动的物体，当位移为负向最大时，回复力方向为 加速度方向为 速度大小为 0 20.弹簧振子在振动过程中，从平衡位置向最大位移处运动时，动能 势能 机械能 。(填“增大”“减小”或“不变”) 四、判断题（每题2分，共10分） 21.简谐运动的回复力一定是弹簧的弹力。 22.做简谐运动的物体，加速度方向总是指向平衡位置。 23.简谐运动中，物体在平衡位置时，势能一定为零。 24.简谐运动的回复力大小与位移大小成正比，方向与位移方向相反。 25.做简谐运动的物体，在最大位移处，动能为零，势能最大。 五、简答题（每题5分，共10分） 26.请简述简谐运动中，物体从最大位移处向平衡位置运动的过程中，位移、回复力、加速度、速度、动能、势能各 如何变化。 27.请写出简谐运动的动力学定义，并说明回复力公式F=-kx中负号的物理意义。 六、计算题（每题5分，共10分） 28.一弹簧振子的劲度系数k=200N/m,振子质量m=0.5kg,振幅A=0.1m。求： (1)振子在最大位移处所受的回复力大小； (2)振子在最大位移处的加速度大小； (3)振子在平衡位置处的速度大小。 29.一水平弹簧振子做简谐运动，已知弹簧的劲度系数k=100N/m,振子的质量m=0.2kg,振幅A=0.05m。 求： (1)振子的最大动能； (2)振子在位移x=0.03m处的动能。 模块3 参考答案 一、选择题（单选） 1.C解析：回复力方向总指向平衡位置。 2.D解析：同一位置，位移、回复力、加速度均相同，但速度方向可能不同。 3.C解析：平衡位置处速度最大，动能最大。 4.B解析：最大位移处速度为零，加速度最大。 5.B解析：k的单位为N/m。 6.C解析：简谐运动机械能守恒，动能与势能之和不变。 7.B解析：向平衡位置运动，位移减小，回复力减小，速度增大。 8.C解析：最大位移处速度为零，动能为零，回复力最大。 9.A解析：从平衡位置到最大位移处，动能转化为势能。 10.B解析：加速度方向总与位移方向相反，指向平衡位置。 二、选择题（多选） 11.ABCD解析：回复力是效果力，可由各种力提供，方向指向平衡位置，大小与位移成正比。 12.ABC解析：向平衡位置运动，位移、回复力、加速度均减小，速度增大。 13.ABCD解析：简谐运动机械能守恒，平衡位置动能最大势能最小，最大位移处相反，振幅越大能量越大。 14.ABCD解析：平衡位置回复力为零，最大位移处速度为零，向最大位移处运动减速，向平衡位置运动加速。 15.ABC解析：位移减小则加速度减小速度增大；位移方向与加速度方向相反；速度与加速度可能同向或反向；回复力减 小时速度不一定减小（如向平衡位置运动时速度增大）。 三、填空题 16.-x;位移 17.零；零；最大 18.机械能（或总能量）；kA2 19.正方向（指向平衡位置）；正方向（指向平衡位置）；零 20.减小；增大；不变 四、判断题 21.×解析：回复力是效果力，不一定是弹力。 22.√「解析：加速度方向总指向平衡位置。 23.×解析：势能零点可任选，平衡位置处势能不一定为零。 24.√解析：回复力F=-kx,大小与位移成正比，方向相反。 25.√厂解析：最大位移处动能为零，势能最大。 五、简答题 26.答：从最大位移处向平衡位置运动过程中：位移逐渐减小；回复力逐渐减小；加速度逐渐减小；速度逐渐增大；动能 逐渐增大；势能逐渐减小。 27.答：简谐运动的动力学定义：物体所受回复力与它偏离平衡位置的位移大小成正比，方向总指向平衡位置。F=-kx中 负号的物理意义：表示回复力方向总与位移方向相反，即总指向平衡位置。 六、计算题 28. (1)最大位移处回复力大小：F=kA=200N/m×0.1m=20N (2)最大位移处加速度大小：a=F/m=20N/0.5kg=40m/s2 (3)由机械能守恒，平衡位置处动能最大：hmv2=hkA2 V=Aw√Γ(k/m)=0.1×√(200/0.5)=0.1×√Γ400=0.1×20=2m/s 29. (1)最大动能：Ekmax=2kA2=h×100N/m×(0.05m)2=2×100×0.0025=0.125J (2)位移x=0.03m处的动能：由能量守恒Ek+hkx2=hkA2 Ek=2k(A2-x2)=2×100×(0.052-0.032) =50×(0.0025-0.0009) =50×0.0016 =0.08J