高中人教物理选择性必修一第2章第3节简谐运动的回复力与能量课件

1、简谐运动的回复力和能量人教版 选择性必修1新知导入当我们把弹簧振子的小球拉离平衡位置释放后，小球就会在平衡位置附近做简谐运动。小球的受力满足什么特点才会做这种运动呢?新知讲解思考：1、小球往复运动过程中，在各点的受力情况如何？2、小球受到的合力的效果是什么？新知讲解3、弹簧振子在运动过程所受的力有什么特点？小球所受的力与它偏离平衡位置位移的大小成正比，方向总是与偏离平衡位置位移的方向相反，即受力方向总是指向平衡位置，它的作用是把物体拉回到平衡位置。通常把这个力称为回复力。新知讲解简谐运动： 如果质点所受的力与它偏离平衡位置位移的大小成正比，并且总是指向平衡位置，质点的运动就是简谐运动。一、简谐

2、运动的回复力课堂练习1、一圆柱体的木块浮在水面上，将木块向下压一段距离后释放，木块没有完全被水浸没。木块的运动是简谐运动吗？证明你的结论？证明：平衡位置：mg=F浮平衡位置时，浮力：F浮=水g v水= 水gsh 将木块再向下移动x，以竖直向下为正方向合外力大小为：F合=水gs(h+x)-mg=水gsx合外力方向为：竖直向上因此合外力表达为： F回=-水gsx所以木块的运动为简谐运动新知讲解做一做：观察弹簧振子的运动情况，结合教材内容，完成表格二、简谐运动的能量新知讲解振子的运动QQOOOPP位移的大小速度的大小振子的动能弹簧的势能系统总能量最大减小0增大最大0增大最大减小00增大最大减小0最大

3、减小0增大最大不变不变不变不变不变理论上可以证明，在弹簧振子运动的任意位置，系统的动能与势能之和都是一定的， 遵守机械能守恒定律。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模型。课堂练习2、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,加速度最小B.小球在A、B位置时,动能最大,加速度最大C.小球从A经O到B的过程中,回复力一直做正功D.小球从B到O的过程中,振子振动的机械能不断增加解析：小球在平衡位置O时,弹簧处于原长,弹性势能为零,动能最大,位移为

4、零,加速度为零,A项正确;在最大位移A、B处,动能为零,加速度最大,B项错误;由AO回复力做正功,由OB,回复力做负功,C项错误;由BO动能增加,弹性势能减小,总机械能不变,D项错误。A拓展提高1、关于简谐运动的回复力,下列说法正确的是()A.可以是恒力B.可以是方向不变而大小变化的力C.可以是大小不变而方向改变的力D.可以是大小变化、方向变化的力解析：回复力特指使振动物体回到平衡位置的力,对简谐运动而言,其大小必与位移大小成正比,方向与位移方向相反,选项D正确。D拓展提高2、如图所示,质点沿x轴做简谐运动,平衡位置为坐标原点O,质点由A经O向B运动,质点经过A点和B点时速度相同,且tAB=0

5、.2 s;质点由B点再次回到A点用的最短时间tBA=0.4 s。则该质点做简谐运动的频率为()A.1 HzB.1.25 HzC.2 Hz D.2.5 HzB拓展提高3、一水平放置的弹簧振子的振动图像如图所示,由图可知 ()A.在t1时刻,振子的动能最大,所受的弹力最大B.在t2时刻,振子的动能最大,所受的弹力最小C.在t3时刻,振子的动能最大,所受的弹力最小D.在t4时刻,振子的动能最大,所受的弹力最大解析：由题图知t1和t3时刻,振子分别处于正向最大位移和负向最大位移处,速度为零,动能为零;弹簧形变最大,振子所受弹力最大,可见选项A、C均错误。由题图知t2和t4时刻,振子处于平衡位置,速度最大,动能最大;弹簧无形变,振子所受弹力最小,可见选项B正确,选项D错误。B课堂总结简谐运动的回复力和能量简谐运动的回复力简谐运动的能量简谐运动的动力学特征F=- kx回复力的概念简谐运动的能量与振幅有关简谐运动机械能守恒板书