简谐运动的回复力和能量+高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册

简谐运动的回复力和能量目录CONTENT预习检测01.知识回顾与新知预习提出问题01.我们知道将水平放置的弹簧振子拉开一段距离后静止释放小球将做简谐运动。那如果将弹簧振子竖直放置，然后向下拉开一段距离后静止释放，小球是否做简谐运动呢？以及将一个木块放置于水中，然后将其向下按一段距离后静止释放，物体将会上下浮动，这种运动是否是简谐运动呢？学习目标02.课标要求

通过实验，认识简谐运动的特征。能用公式和图像描述简谐运动。学习目标1.了解回复力，知道回复力的方向及其表达式(物理观念).2.能够利用动力学方法证明物体是否为简谐运动(科学思维).3.能分析简谐运动过程中速度、加速度、回复力、动能和势能的转化规律以及相互联系(物理观念、科学思维).简谐运动的回复力第一部分简谐运动的受力特点01.O当我们把水平放置的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。物体的受力情况决定物体的运动性质。那么小球的受力要满足什么特点才会做简谐运动呢?简谐运动的受力特点01.O思考与讨论：请画出做简谐运动的小球在下列图中位置时的受力方向与位移的方向.然后据此思考做简谐运动物体的受力有何特点？FxFxFxFx做简谐运动物体所受的力总是与物体偏离平衡位置的位移方向相反(总是指向平衡位置)，这个力的作用效果是总想把物体拉回到平衡位置。回复力简谐运动的回复力02.O1.简谐运动回复力的定义：在物理学中，我们把做简谐简谐运动的物体受到的总能使物体回到平衡位置的力称为回复力。2.回复力的方向：

始终指向平衡位置(回复力的方向与位移的方向相反)3.简谐运动回复力的表达式：(1)负号表示回复力F与位移x的方向相反；(2)k表示与振动系统有关的常数；(3)x表示振动质点相对平衡位置的位移.简谐运动的回复力02.O

【典例1】如图所示，当下列物体分别做简谐运动时，尝试分析是哪些力总想把物体拉回平衡位置？是什么力充当向心力？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。地面光滑斜面光滑判断物体做简谐运动的方法03.请结合2.1节简谐运动的定义以及简谐运动的受力特点，思考一下我们有哪些方法可以判断一个物体的运动是否为简谐运动？简谐运动的运动学特征简谐运动的动力学特征简谐运动：物体运动时其位移时间图像满足正弦(余弦)函数关系或者其在运动方向上所受的合力总是指向平衡位置，并且合力的大小与它偏离平衡位置的位移大小成正比。我们把这类运动称为简谐运动。学以致用04.

【典例2】如图所示，在劲度系数为k，原长为L0，固定于一点的弹簧下端挂一质量为m的小球，向下拉开一段距离后释放，小球做上下振动，此时弹簧没有超出弹性限度，请判断小球的振动是否为简谐运动(阻力不计)？尝试总结动力学方法证明简谐运动的一般思路.;学以致用04.

【典例3】一个质量为m、侧面积为S的正方体木块放在水面上静止(平衡)，如图所示．现用力向下将其压入水中一小段距离后撤掉外力，木块在水面上下振动，试判断木块的振动是否为简谐运动(阻力不计)．个人独立思考【时间2min】;简谐运动的能量第二部分简谐运动的能量01.O弹簧振子中小球运动时速度会不断变化，因而它的动能会不断变化；弹簧的伸长量或压缩量也在不断变化，所以弹簧振子的弹性势能也在不断变化。那么弹簧振子在振动过程中各个物理量以及能量的变化满足什么规律呢？简谐运动的能量01.OQP小组合作与讨论【时间5min】1.小组成员积极参与，合理分工；2.完成导学案上的表格；3.总结简谐运动过程中各物理量的变化规律4.小组展示与分享，其他小组补充说明QP简谐运动的能量01.OQP简谐运动过程中的能量(物理量)变化规律2.把握两个特殊位置：1.位移、回复力和加速度的大小同步变化,与速度的大小变化相反。(2)远离平衡位置:位移、加速度、回复力和势能变大。3.把握两个过程：(1)向平衡位置靠近:速度、动能变大;(2)最大位移处:x、F、a、Ep最大，v、Ek为零；(1)平衡位置处:x、F、a、Ep最小，v、Ek最大.简谐运动过程中的机械能是否保持不变？QP学以致用05.【典例4】某物体做简谐运动的图像如图所示，在0→0.5s范围内回答下列问题。（1）哪些时刻物体的回复力与0.4s时的回复力相同？（2）哪些时刻物体的速度与0.1s时的速度相同？（3）哪些时刻的动能与0.3s时的动能相同？（4）哪段时间的加速度在减小？（5）哪段时间的弹性势能在增大？总结提升第三部分课堂总结02.简谐运动能量回复力03.课后作业简谐运动的