2.3简谐运动的回复力和能量（学生版） 2024-2025学年高二物理同步讲练（人教版2019选择性必修第一册）.pdf

2.3简谐运动的回复力和能量

1.会分析弹簧振子的受力情祝，理解回复力的概念。

2.认识位移、速度、回复力和加速度的变化规律及相互联系。

3.会用能量观，点分析水平弹簧振子动能、势能的变化情况，知道简谐运动中机械能守恒。

考点一、回复力

(1)回复力的方向总是指向平衡位置，回复力为零的位置就是平衡位置．

(2)回复力的性质

回复力是根据力的效果命名的，可能由合力、某个力或某个力的分力提供．它一定等于振动物体在

振动方向上所受的合力．例如：如图甲所示，水平方向的弹簧振子，弹力充当回复力；如图乙所示，

竖直方向的弹簧振子，弹力和重力的合力充当回复力；如图丙所示，m随M一起振动，m的回复力

由静摩擦力提供．

2．回复力公式：F＝－kx.

(1)k是比例系数，不一定是弹簧的劲度系数．其值由振动系统决定，与振幅无关．

(2)“－”号表示回复力的方向与偏离平衡位置的位移的方向相反．

3．简谐运动的加速度

k

由F＝－kx及牛顿第二定律F＝ma可知：a＝－x，加速度a与位移x的大小成正比，方向与位移

m

方向相反．

4．物体做简谐运动的判断方法

(1)简谐运动的回复力满足F＝－kx；

考点二、简谐运动的能量

简谐运动的能量是指物体在经过某一位置时所具有的势能和动能之和．在振动过程中，势能和动能

相互转化，机械能守恒．

1．简谐运动的能量由振动系统和振幅决定，对同一个振动系统，振幅越大，能量越大．

2．在简谐运动中，振动的能量保持不变，所以振幅保持不变，只要没有能量损耗，它将永不停息地

振动下去．

3．在振动的一个周期内，动能和势能完成两次周期性变化．物体的位移减小，势能转化为动能，位

移增大，动能转化为势能．

4．能量特点

在简谐运动中，振动系统的机械能守恒，而在实际运动中都有一定的能量损耗，因此简谐运动是一

种理想化的模型．

考点三、简谐运动中各物理量的变化

1．如图所示为水平的弹簧振子示意图，振子运动过程中各物理量的变化情况如下表．

振子的运动A→OO→A′A′→OO→A

方向向右向左向左向右

位移

大小减小增大减小增大

方向向左向右向右向左

回复力

大小减小增大减小增大

方向向左向右向右向左

加速度

大小减小增大减小增大

方向向左向左向右向右

速度

大小增大减小增大减小

振子的动能增大减小增大减小

弹簧的势能减小增大减小增大

系统总能量不变不变不变不变

2.说明：(1)简谐运动中各个物理量对应关系不同．位置不同，则位移不同，加速度、回复力不同，

但是速度、动能、势能可能相同，也可能不同．

(2)简谐运动中的最大位移处，F、a、E最大，E＝0；在平衡位置处，F＝0，a＝0，E＝0，E最大．

pk