《创新课堂》第二章 机械振动 3.简谐运动的回复力和能量 课件 高中物理选择性必修第一册（人教版）

(课件网) 3.简谐运动的回复力和能量 1.会分析弹簧振子的受力情况，理解回复力的概念。 2.认识位移、速度、回复力和加速度的变化规律及相互联系。 3.会用能量观点分析水平弹簧振子动能、势能的变化情况，知道简谐运 动中系统的机械能守恒。 学习目标 01 知识点一　简谐运动的回复力 目 录 02 知识点二　简谐运动的能量 03 素养培优 04 随堂演练 05 课时作业 01 PART 知识点一　 简谐运动的回复力 情境：如图为水平方向的弹簧振子的振动过程示意图。 问题：（1）当振子离开O点后，是什么力使其回到平 衡位置？ 提示： 弹簧的弹力使振子回到平衡位置。 （2）使振子回到平衡位置的力与振子离开平衡位置的位移的大小及方向 有何关系？ 提示：弹簧弹力与位移大小成正比，方向与位移方 向相反。 1. 回复力 （1）定义：振动质点受到的总能使其回到 的力。 （2）方向：指向 。 （3）表达式：F＝ 。 2. 简谐运动的动力学特征 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成 ，并且总是指向 ，物体的运动就是简谐运动。 平衡位置　 平衡位置　 －kx　 正 比　 平衡位置　 【易错辨析】 1. 简谐运动的回复力可以是恒力。 （　×　） 2. 回复力的方向总是跟位移的方向相反。 （　√　） 3. 通过速度的增减变化情况，能判断回复力大小的变化情况。 （　√　） × √ √ 1. 回复力概念的理解 （1）作用效果：使振动物体回到平衡位置。 （2）来源：回复力可能由某一个力提供，也可能由几个力的合力提供， 还可能由某一个力的分力提供。归纳起来，回复力一定等于振动物体在振 动方向上所受的合力。 （3）回复力是效果力：受力分析时只能分析物体所受的性质力，不能再 “额外添加”回复力。 2. 简谐运动的回复力的特点 （1）表达式：F＝－kx。 ①大小：与振子的位移大小成正比； ②方向：“－”表示与位移的方向相反，即回复力的方向总是指向平 衡位置。 （2）表达式F＝－kx中的k指的是由振动系统本身决定的比例系数，而不一 定是弹簧的劲度系数。 【例1】　（回复力的理解）（2025·江苏南京月考）关于简谐运动，以下 说法正确的是（　　） A. 回复力就是物体受到的合外力 B. 回复力是根据力的作用效果命名的 C. 振动中位移的方向是不变的 D. 物体振动到平衡位置时所受合外力一定等于零 解析：　回复力不一定是物体受到的合外力，也可以是某个力的分力， 故A错误；回复力是根据力的作用效果命名的，故B正确；位移是从平衡位 置指向物体所在位置的有向线段，其方向是变化的，故C错误；物体运动 到平衡位置时，所受回复力为零，但合外力不一定为零，故D错误。 √ 【例2】　（简谐运动的判断）一质量为m、某一面的面积为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段 深度后撤掉外力，木块在水中上下振动，不计空气阻力。 （1）试分析木块上下振动的回复力的来源； 答案：见解析 解析： 木块上下振动的回复力由重力和浮力的合力提供。 （2）试证明该木块的振动是简谐运动。 答案：见解析 解析：证明：以木块为研究对象，取竖直向下为正方向， 设静止时木块浸入水中的深度为Δx，当木块又被压入水中的 深度为x时，撤去外力瞬间木块的受力如图所示，则F合＝mg －F浮　①，又F浮＝ρgS（Δx＋x）　②，联立①②式可得F合 ＝mg－ρgS（Δx＋x）＝mg－ρgSΔx－ρgSx，又木块静止时有 mg＝ρgSΔx，所以F合＝－ρgSx，即F合＝－kx（k＝ρgS），所 以木块的振动是简谐运动。 方法技巧 物体是否做简谐运动的判断方法 02 PART 知识点二　简谐运动的能量　　 　情境：如图为水平弹簧振子，O点为平衡位置，B、C点为两个最大 位移处。 问题：请分析振 ... ...