【课件】简谐运动的回复力和能量+课件高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册

2.3简谐运动的回复力和能量1.知道简谐运动的回复力及表达式2.会定性分析位移、速度、加速度、回复力、动能、势能及机械能的变化情况学习目标M'

MM':左最大位移

O:

平衡位置

M:

右最大位移复习：简谐运动的表达式是怎样的?x=Asin

(wt+φ)M'

MM':

左最大位移

O:

平衡位置

M:

右最大位移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。物体做简谐运动时，所受的合力有什么特点?一

.简谐运动的回复力1.定义：使振子回到平衡位置的力2.公式：

"_"表示回复力方向始终与位移方向相反F=-

离开平衡位置的位移比例系数(常量)3.方向：方向始终指向平衡位置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简谐运动的定义的另一种表述：简谐运动的两种证明简谐运动的运动学特征证明振动的图象为正弦图象即可1.需证明回复力与位移的大小关系；2.需证明回复力与位移的方向关系；简谐运动的动力学特征

证明：在劲度系数为k,

原长为L,

固定于一点的弹簧下端挂一质量为m的小球，释放后小球做上下振动，此时弹簧没有超出弹性

限度，小球的振动是简谐运动吗?

证明步骤：1.找平衡位置0;2.找回复力F;3.找F、x

大小关系；4.找F、x

方向关系.原长位置静止位置XC回复力是效果力，可以是一个力单独提供，也可由几个力的合力提供，或由某个力的分力提供.A

随B

一起振动A

的回复力由静摩擦力提供回复力由弹簧的弹力与重力

的合力提供回复力由弹簧的弹力提供简谐运动回复力来源州

州

心典型例题【例题1】(多选)如图所示，弹簧振子在光滑水平杆上的A、B之间做往复运动，下列说法正确的是(

)A.弹簧振子运动过程中受重力、支持力和弹簧弹力的作用B.弹簧振子运动过程中受重力、支持力、弹簧弹力和回复力的作用C.振子由A向O

运动过程中，回复力逐渐增大D.振子由O

向B运动过程中，回复力的方向指向平衡位置答案：AD【变式训练1】如图所示，弹簧振子B

上放一个物块A,在A与B一起做简谐运动的过程中，下列关于A受力的说法正确的是(

)A.物块A受重力、支持力及弹簧对它的恒定的弹力B.物块A

受重力、支持力及弹簧对它的大小和方向都随时间变化的弹力C.物块A

受重力、支持力及B对它的恒定的摩擦力D.物块A

受重力、支持力及B

对它的大小和方向都随时间变化的摩擦力答案：D-VWWWWWWWAB做简谐运动的物体，

一个周期内能量是如何变化的?1IQ

0

P

X二.简谐运动的能量00→00→PPP→0)0→Q位移最大(左)左

；0右

；最大(右)右

；0左

；回复力最大(右)右

；0左

；最大(左)左

；0右

；加速度最大(右)右

；0左

；最大(左)左

；0右

；速度0右

；最大(右)右

；0左

；最大(左)左

；动能0最大0最大弹性势能最大0最大0机械能Q

0

P

XQQ→00PP→000→Q位移最大(左)左0最大(右)右0左回复力最大(右)右0最大(左)左0右加速度最大(右)右0左最大(左)左

；0右速度0右

；最大(右)0左

；最大(左)左

；动能0最大0最大弹性势能最大0最大0机械能1.位移、回复力、加速度x三者同步变化，与速度的变化相反。2.把握两个特殊位置最大位移处：x、F、a、E

最大，

v、E

为零；平衡位置处：x、F、a、E,

为零，

v、E

最大.QQ→000→PPP→000→Q位移最大(左)左

；0右

；最大(右)右

；0左

；回复力最大(右)右

；0左

；最大(左)左

；0右

；加速度最大(右)右

；0左

；最大(左)左

；0右

；速度0右

；最大(右)右

；0左

；最大(左)左

；动能0最大0最大弹性势能最大0最大0机械能不变不变不变不变不变不变不变不变3.两个过程：①向平衡位置0靠近的过程：速度、动能变大；②远离平衡位置O的过程：位移、加速度、回复力和势能变大。

4.动能势能相互转化，机械能不变【例题2

】

(多选)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，势能最大，加速度最大C.小球从A经0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，振动的能量不断增加答案：AB像可知(

)A.在0.1s时，由于位移为零，所以振动能量为零B.在0.2

s时，振子具有最大势能C.在0.35

s时，振子具有的能量尚未达到最大值D.在0.4

s时，振子的