2025版新教材高中物理第2章机械振动3简谐运动的回复力和能量课前预习新人教版选择性必修第一册_第1页
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文档简介

3．简谐运动的回复力和能量学习目标1．初步形成回复力的概念，理解简谐运动的能量。2．利用能量守恒探讨弹簧振子，探究弹簧振子系统的机械能守恒。3．养成视察、分析、比较、归纳的良好习惯，激发学生学习物理的主动性。思维脉络简谐运动的回复力1.简谐运动的动力学定义假如物体在运动方向上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。．回复力项目内容定义振动质点受到的总能使其回到_平衡位置__的力方向总是指向_平衡位置__表达式F＝_－kx__效果总是要把物体拉回到_平衡位置__『判一判』(1)简谐运动的回复力可以是恒力。(×)(2)简谐运动平衡位置就是质点所受合力为零的位置。(×)(3)回复力的方向总是跟位移的方向相反。(√)『想一想』弹簧下面挂一小钢球如图所示，它所受的力与位移的关系也满足F＝－kx吗？x为弹簧的形变量吗？它振动的回复力由哪些力供应？是简谐运动吗？答案：满足；不是；由弹簧弹力和重力的合力供应；是解析：设振子的平衡位置为O，向下为正方向，此时弹簧已伸长了x0，设弹簧的劲度系数为k，由平衡条件得kx0＝mg，①当振子偏离平衡位置距离为x时F回＝mg－k(x＋x0)，②由①②得F回＝－kx，所以该振动是简谐运动。简谐运动的能量1.振动系统的状态与能量的关系(1)振子的速度与动能：速度不断_变更__，动能也在不断_变更__。(2)弹簧形变量与势能：弹簧形变量在不断_变更__，因而势能也在不断_变更__。2．简谐振动的能量振动系统的能量一般指振动系统的_机械能__。振动的过程就是_动能__和_势能__相互转化的过程。(1)在最大位移处，_势能__最大，_动能__为零；(2)在平衡位置处，_动能__最大，_势能__最小；(3)在简谐运动中，振动系统的机械能_守恒__(选填“守恒”或“减小”)，而在实际运动中都有确定的能量损耗，因此简谐运动是一种_志向化__的模型。3．确定能量大小的因素振动系统的机械能跟_振幅__有关，_振幅__越大，机械能就越大，振动越强。『判一判』(4)做简谐运动的质点，振幅越大其振动的能量就越大。(√)(5)弹簧振子在运动过程中机械能守恒。(√)(6)通过速度的增减变更状况，能推断回复力大小的变更状况。(√)『选一选』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(C)A．小球在O位置时，动能最小，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，回复力先做正功，后做负功D．小球从B到O的过程中，振动的能量不断减小解析：振子经过平衡位置时，速度最大，位移为零，所以经过平衡位置动能最大，回复力为零，加速度为零，故A错误；在A、B位置时，速度为零，位移最大，回复力最大，加速度最大，故B错误；由于回复力指向平衡位置，所以振子从A经O

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