高中物理 教材同步 人教版（2019） 选择性必修 第一册 第二章 机械振动 3. 简谐运动的回复力和能量 学习任务单学习课件

(课件网) 第二章　 机械振动 2.3　简谐运动的回复力和能量 1.知道回复力的概念. 2.知道振幅越大，振动的能量越大. 学科素养与目标要求 物理观念： 科学思维： 科学探究： 1.会根据简谐运动的回复力特点，判断及分析常见的简谐运动. 2.理解简谐运动的动力学特征. 通过探究，理解简谐运动中位移、回复力、加速度、速度、动能、势能的变化情况. 1.简谐运动 如果质点所受的力与它偏离平衡位置 的大小成 ，并且总是指向平衡位置，质点的运动就是简谐运动. 2.回复力 (1)定义：使振动物体回到 的力. (2)方向：总是指向 . (3)表达式：F＝ . 一、简谐运动的回复力 位移 正比 平衡位置 平衡位置 －kx 1.能量转化 弹簧振子运动的过程就是 和 互相转化的过程. (1)在最大位移处， 最大， 为零. (2)在平衡位置处， 最大， 最小. 2.能量特点 在简谐运动中，振动系统的机械能 ，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 的模型. 二、简谐运动的能量 动能 势能 势能 动能 动能 势能 守恒 理想化 1.判断下列说法的正误. (1)回复力的方向总是与位移的方向相反.(　　) (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. (　　) 自主探究 √ × × × 2.如图1所示的弹簧振子，O为平衡位置，B、C为最大位移位置，以向右的方向为正方向，则振子从B运动到O的过程中，位移方向为____，大小逐渐_____；回复力方向为_____，大小逐渐_____；振子速度方向为____，大小逐渐_____；动能逐渐_____；势能逐渐_____.(选填“正”“负”“增大”或“减小”) 图1 正 减小 负 减小 负 增大 增大 减小 如图所示为一个水平方向的弹簧振子模型(水平杆光滑)，O点为振子的平衡位置，A、O间和B、O间距离都是x. 一、简谐运动的回复力 (1)振子在O点时受到几个力的作用？分别是什么力？ 答案　两个力.重力、支持力. 应用探究 (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？回复力有什么特点？ 答案　A点：重力、支持力、弹簧向右的弹力；B点：重力、支持力、弹簧向左的弹力. 答案　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，不是一种新型的力，所以分析物体的受力时，不分析回复力. 回复力可以由某一个力提供(如弹力)，也可能是几个力的合力，还可能是某一个力的分力，归纳起来，回复力一定等于物体沿振动方向所受的合力. 1.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，分析物体受力时不能再加上回复力.例如：如图2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. 探究深化 图2 2.回复力公式：F＝－kx. (1)k是比例系数，其值由振动系统决定，与振幅无关.只有水平弹簧振子，回复力仅由弹力提供，k为劲度系数. (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 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； (2)简谐运动的振动图象是正弦曲线. 【典例1】(多选)如图3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 ... ...