新教材 高中物理第二章机械振动3 简谐运动的回复力和能量课件新人教版选择性必修第一册.pptx

3.简谐运动的回复力和能量;必备知识·自主学习;;必备知识·自主学习;一、简谐运动的回复力

1.简谐运动回复力

(1)定义：使物体在平衡位置附近做________的力称为回复力．

(2)方向：总是指向________．

(3)大小：F＝________．

(4)效果：总是要把物体拉回到________．

2．简谐运动的动力学定义：如果物体在运动方向上所受的力与它偏离平衡位置位移的大小________，并且总是指向________，质点的运动就是简谐运动．;二、简谐运动的能量

1．理论上可以证明，如果不考虑摩擦等阻力造成的损耗，在弹簧振子振动的任意位置，系统的动能和势能之和是________，即简谐运动的能量是________．一旦供给系统一定的能量，使它开始振动，它就以一定的振幅永不停息地持续振动．简谐运动是一种________的振动．

2．简谐运动中的能量跟________有关，________越大，振动的能量越大．将物体释放后，若只有重力或弹簧的弹力做功，则振动物体在振动过程中，________能和________能相互转化，总________能不变。;【思考辨析】判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”．

(1)回复力的方向总是与速度的方向相反．()

(2)回复力的方向总是与加速度的方向相反．()

(3)水平弹簧振子运动到平衡位置时，回复力为零，因此能量一定为零．()

(4)回复力的大小与速度大小无关，速度增大时，回复力可能增大，也可能减小．()

(5)简谐运动是一种理想化的振动．()

(6)弹簧振子位移最大时，势能也最大．();情境思考：

水平弹簧振子运动到平衡位置O时(如图所示)，它的位移、速度、回复力、加速度都有什么特点呢？

提示：水平弹簧振子运动到平衡位置时，位移为0、速度最大、回复力为0、加速度为0.;关键能力·合作探究;探究点一简谐运动的回复力

导学探究

如图所示为放在光滑水平面上的弹簧振子的模型，O点为振子的平衡位置，A、O间和B、O间距离都是x.

(1)振子在O点时受到几个力的作用？分别是什么力？

(2)振子在A、B点时受到哪些力的作用？

(3)除重力、支持力、弹簧弹力外，振子在O、A、B点还受到回复力的作用吗？;

提示：(1)两个力；重力、支持力．

(2)在A点时，受重力、支持力???弹簧对其向右的弹力；在B点时，受重力、支持力、弹簧对其向左的弹力．

(3)不受．回复力是指将振动的物体拉回到平衡位置的力，是按照力的作用效果来命名的，不是一种另外受到的力，所以分析物体的受力时，不分析回复力．;?;典例示范

例1[对回复力的理解](多选)下列关于简谐运动回复力的说法正确的是()

A．回复力是使物体回到平衡位置的力

B．回复力一定是变力

C．回复力的方向总是跟物体离开平衡位置的位移方向相同

D．回复力的方向总是跟物体的速度方向相反;例2[物体是否做简谐运动的判断](多选)

如图所示，物体系在两弹簧之间，弹簧劲度系数分别为k1和k2，且k1＝k，k2＝2k，两弹簧均处于自然状态．现在向右拉动物体，然后释放，物体在B、C间振动，O为平衡位置(不计阻力)，设向右为正方向，物体相对O点的位移为x，则下列判断正确的是()

A．物体做简谐运动，OC＝OB

B．物体做简谐运动，OC≠OB

C．物体所受合力F＝－kx

D．物体所受合力F＝－3kx;

【解析】通过题图可以得到以下信息：(1)振动物体在水平方向受两弹簧的弹力，且两弹力的方向相同．(2)物体做简谐运动时其振动范围关于O点对称．C错，D对：物体的位移为x，则物体所受的合力F＝－k1x－k2x＝－(k2＋k1)x＝－3kx.A对，B错：物体做的是简谐运动，由简谐运动的对称性可得OC＝OB.;?;针对训练1如图所示，A、B两物体组成弹簧振子，在振动过程中，A、B始终保持相对静止．图中能正确反映振动过程中A所受摩擦力Ff与振子的位移x关系的图像应为();?;探究点二简谐运动的能量

探究总结

1.对简谐运动能量的三点认识

(1)决定因素：对于一个确定的振动系统，简谐运动的能量由振幅决定，振幅越大，系统的能量越大．

(2)能量获得：系统开始振动的能量是通过外力做功由其他形式的能转化来的．

(3)能量转化：当振动系统自由振动后，如果不考虑阻力作用，系统只发生动能和势能的相互转化，机械能守恒．

2．动能、势能随位置的变化情况

(1)在最大位移处，势能最大，动能为零．

(2)在平衡位置处，动能最大，势能最小．

3．实际的运动都有一定的能量损耗，所以简谐运动是一种理想化的物理模型．;典例示范

例3如图所示，由轻质弹簧下面悬挂一物块组成一个沿竖直方向振动的弹簧振子，弹簧的上端固定于天花板上，当物块处于静止状态时，取它的重力势能为零，