简谐运动的回复力及能量+高二上学期物理教科版（2019）选择性必修第一册.pptxVIP

教科版高中物理选择性必修一第二章机械振动第2课简谐运动的回复力及能量

导入与思考简谐运动的跟以上运动有什么相同点和区别？匀速直线运动F合=0匀变速直线运动F合=ma,F合和v方向在一条直线上匀变速曲线运动F合=ma,F合和v方向有一夹角圆周运动F合=mv2/r,F合和v方向始终垂直

学习目标会用动力学方法，分析简谐运动的变化规律。010203理解回复力的概念、简谐运动的能量。能定性地说明弹簧振子系统的机械能守恒。

探究思考弹簧振子被拉离平衡位置释放后，为什么会做简谐运动?其受力有什么特点？1.由于惯性2.存在力OABCDOABCDOABCDOBCDAXXXFFFF=0v=0vvvOABCDOABCDOABCDOABCDXXXFFFv=0vvvF=0所受的合力总是指向平衡位置小球到达平衡位置合力为0，由于惯性继续运动

知识点1简谐运动的回复力简谐运动力F的方向总是与位移X的方向相反，即总是指向平衡位置。它的作用总是要把物体拉回到平衡位置。所以称为回复力。定义:特点:按力的作用效果命名，方向始终指向平衡位置。使质点回到平衡位置的力。来源：回复力可以是弹力,也可以是其他力(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。

知识点1简谐运动的回复力不难发现，弹簧振子回复力F由弹簧的弹力提供，与振子位移X的大小成正比，且合力F的方向总是与位移X的方向相反，即：式中：“-”表示回复力方向始终与位移方向相反；“K”为弹簧的劲度系数；“x”离开平衡位置的位移F=-kx

简谐运动的定义的另一种表述注意：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。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。即回复力满足F=-kx的运动就是简谐运动。知识点1简谐运动的回复力

深入理解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的形式常用判断步骤：（1）找平衡位置（2）找回复力（3）找F=-kx（4）找方向关系

深入理解?

?典型例题【答案】C【详解】A．由图可知第1s末和第5s末摆球位于平衡位置两侧，到平衡距离相等，故A错误；B．0-1s的时间内，摆球远离平衡位置，恢复力逐渐增大，故B错误；C．设单摆振幅为A，由图可知单摆周期T=8s，则单摆位移与时间的关系式为,当t=3s时，摆球的位移为,故C正确；D．时，摆球的速度方向与加速度方向相同，故D错误。故选C。

?变式【答案】C【详解】A．振子在O点受到的合力等于零，弹簧弹力与其自身重力平衡。故A错误；B．由简谐运动的对称性可知，振子在C点和D点的回复力大小相同，方向相反。故B错误；C．由乙图可知，t=0.3s时，振子由D点向O点运动，其速度方向为竖直向上。故C正确；D．由乙图可知，t=0.75s到t=1.25s的时间内，振子通过的路程为，故D错误。故选C。

探究思考弹簧振子的能量变化具有什么规律呢？弹簧振子的势能与弹簧的伸长量有关，动能与小球的速度有关。弹簧振子中小球的速度在不断变化，因而它的动能在不断的变化；弹簧伸长量或压缩量在不断变化，因而它的势能也在不断变化。OBAFF位置AA→OOO→BB位移大小速度大小回复力大小动能势能总能最大最大0最大不变0不变不变不变不变最大最大最大00000最大最大

知识点2简谐运动的能量2、简谐运动的能量与振幅有关，振幅越大，振动的能量越大.1、简谐运动中动能和势能在发生相互转化，但机械能的总量保持不变，即机械能守恒。3、物体在做简谐运动时的Ep-t和Ek-t及E-t图象tE0机械能E势能Ep动能EkABO

深入理解1.简谐运动中x、F、a、v、Ek、Ep量的关系：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.2.简谐运动机械能守恒，即任意时刻都有：E=Ep+Ek3.简谐运动是理想状态：实际的振动总是要受到摩擦和阻力，因此在振动过程中需要不断克服外界阻力做功而消耗能量，振幅会逐渐减小，最终停下来。

拓展延伸

例2.（2022·河南师大附中高二阶段练习）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，加速度最大B．小球从A经O到B的过程中，回复力一直