第二节 简谐运动的回复力和能量 第二章 机械振动—2024上海市物理选择性必修一【沪科版2020】.docxVIP

第二节简谐运动的回复力和能量

课时聚焦

一、回复力

1．回复力的方向总是指向________位置，即总是与______方向相反。

在简谐振动中，回复力的大小与位移大小成_______比，即F回=________。

2．在弹簧振子的情况中，________力作为回复力，比例系数k即为_____________。

作简谐运动的物体，回复力F和位移x的关系图是下图所给四个图像中的（）。

O

O

x

F

O

x

F

O

x

F

O

x

F

A

C

D

B

二、简谐运动的能量

弹簧振子做简谐运动的过程中，__________能和动能相互转化，机械能守恒，________反映了弹簧振子机械能的大小。

三、简谐运动中各物理量的变化

OCB弹簧振子在B、C间做简谐振动，以下物理量：位移x、回复力F、加速度a，速度v，动能Ek，弹性势能Ep，其中在平衡位置O最大的是_______、_______；在B、C处最大的是_______、_______、_______、_

O

C

B

观察弹簧振子的振动过程，分析一次全振动的过程中振子所受的回复力、振子的位移、速度、加速度动能、弹性势能是如何变化的？

小球位置

位移

回复力

加速度

速度

动能

弹性势能

C

向右最大

向左最大

最大

0

0

最大

C→O

向右减小

向左减小

向左减小

向左增大

增大

减小

O

O→B

……

一弹簧振子在振动过程中的某段时间内加速度方向向右，且越来越大，则在这段时间内：

振子所受回复力方向为_________，越来越_________；

振子的位移方向为__________，越来越_________；

振子的速度方向为__________，越来越__________。

弹簧振子的弹性势能越来越________。

x/cmOt

x/cm

O

t/s

4

5

6

3

2

1

5

?5

（1）在图中哪段时间内质点相对平衡位置的位移方向沿x轴的正方向？

（2）图中质点在哪些时间内位移方向与瞬时速度的方向相同？在哪些时间内位移方向与瞬时速度的方向相反？

（3）在图中哪段时间内质点受到的回复力方向沿x轴正方向？

同步精练

一、选择题

【2017学年嘉定二模】OCB如图所示，O是弹簧振子的平衡位置，小球在B、C之间做无摩擦的往复运动，则小球每次经过

O

C

B

（A）速度 （B）位移

（C）回复力 （D）加速度

做简谐运动的弹簧振子，其加速度a随位移x变化的规律应是（）

O

O

x

a

O

x

a

O

x

a

O

x

a

A

C

D

B

Ex①③

E

x

①

③

②

-A

A

（A）① （B）② （C）③ （D）都有可能

OBC如图所示，水平弹簧振子在光滑水平杆上的B、C之间做简谐运动，O为平衡位置。下列说法正确的是（

O

B

C

A．振子小球运动过程中受重力、支持力、弹簧弹力和回复力作用

B．振子小球由O向B运动过程中，回复力的方向指向平衡位置

C．振子小球在往复运动过程中机械能守恒

D．振子小球在B点加速度最小

做机械振动的物体，（）

（A）加速度为正，位移一定为正 （B）加速度为正，位移一定为负

（C）加速度为正，速度一定为正 （D）加速度为正，速度一定为负

关于简谐运动的位移、速度、加速度的关系，下列说法中正确的是（）

A．位移减小时，加速度增大，速度也增大

B．位移方向总跟加速度方向相反，跟速度方向相同

C．物体向平衡位置运动时，速度方向跟位移方向相反

D．物体向平衡位置运动时，做匀加速运动

如图所示，弹簧振子在dc间振动，振子从a到b历时0.2s，振子经a、b两点时速度相同，若它从b再回到a的最短时间为0.4s，则该振子的振动周期为（）

A．0.6s B．0.8s C．1.0s D．1.2s

某质点的振动图像如图所示，该质点的速度方向始终沿x轴正方向的时间段为（）

A．t=0~2s B．t=1~3s

C．t=2~4s D．t=3~5s

如图所示为一质点的振动图象，由图可知（）

A．M、N、H、G点对应时刻的质点的速度相同

B．该质点振幅为4cm，M、Q两点所对应时间间隔为一个周期

C．N、P、Q点所对应时刻的质点的速度相同

D．t=0.1s时，质点运动方向沿x轴正方向

如图甲所示，光滑水平杆上套着一个小球和一个弹簧，弹簧一端固定，另一端连接在小球上，忽略弹簧质量。小球以点O为平衡位置，在A、B两点之间做往复运动，取向右为正方向，小球的位移x随时间t的变化如图