简谐运动的回复力和能量+高二上学期物理人教版选择性必修第一册

第二章机械振动第三节简谐运动的回复力和能量高中物理选必1回复力、简谐运动简谐运动的能量简谐运动瞬时性、对称性、周期性描述简谐运动的物理量？振幅A、周期T、频率f简谐运动表达式？第三节简谐运动的回复力和能量回复力、简谐运动弹簧振子的小球拉离平衡位置释放后，使在平衡位置附近做简谐运动；探究1：简谐运动小球的受力特点？回复力：使振子返回平衡位置并总指向平衡位置的力；GF=kxNGF=kxN回复力公式：大小：与振子相对平衡位置的

；方向：总是指向

，始终

；回复力是效果力：可以是某一个力，或几个力的合力，或某个力的分力；位移成正比平衡位置与位移方向相反GF=kxN第三节简谐运动的回复力和能量简谐运动的条件、特点、性质GF=kxN1、简谐运动动力学条件：质点在运动方向上满足F=-KX成立，则，质点做简谐运动；试证明：竖直方向的弹簧振子的振动是简谐运动；GF=kxN平衡位置O振幅位置A振幅位置BmgFX弹簧原长L0CmgF弹△X2、简谐运动性质：简谐运动是

加速直线运动；当物体从最大位移处向平衡位置运动时，v与a的方向

，物体做

；当物体从平衡位置向最大位移处运动时，v与a的方向

，物体做

；相同加速度减小的加速运动加速度增大的减速运动相反变GF=kxN3、简谐运动特点：填写简谐运动的位移、回复力（加速度）、速度变化情况；振子全振动O→B①B→O②O→A③A→O④①②④③OBAX向右↑F(a)向左↑V向右↓X向右↓F(a)向左↓V向左↑X向左↑F(a)向右↑V向左↓X向左↓F(a)向左↓V向右↑例1：(多选)关于回复力，下列说法中正确的是（）A、回复力是指物体离开平衡位置时受到的指向平衡位置的力B、回复力是按力的作用效果命名的，它只可能由弹簧的弹力提供C、回复力可能是某几个力的合力，也可能是某一个力的分力D、振动的钟摆在平衡位置时，其所受合力为零AC第三节简谐运动的回复力和能量简谐运动的能量1、弹簧振子的能量：弹簧振子简谐运动过程中，因为质点运动，具有

，弹簧发生形变，具有

；简谐运动能量位置AA→OOO→BB位移大小速度大小动能EK弹性势能EP机械能动能弹性势能最大00最大↓↑↑↓0最大最大0↑↓↓↑最大00最大机械能守恒（EK+EP=总量保持不变）2、简谐运动系统的Ek-t和Ep-t及E-t图象：如图，弹簧振子从A位置开始振动时，Ek-t和Ep-t及E-t图象；tE3、简谐运动的能量：①若振动系统只有弹力、重力做功，机械能守恒；②势能包括重力势能、弹性势能、重力势能和弹性势能之和；③简谐运动是理想化模型（实际振子有能量损失）；④弹簧振子系统的能量由劲度系数和振幅决定：对于同一弹簧振子系统，K越大、A越大，机械能越大；

C第三节简谐运动的回复力和能量简谐运动瞬时性、对称性、周期性1、两个特殊位置：振幅位置B、C：X、F、a、Ep最大，V、Ek为零；平衡位置O：X、F、a、Ep为零，v、Ek最大；2、瞬时性：x、F、a、v、Ep

、Ek具有瞬时对应性；3、对称性：①相对平衡位置对称点的

X、F、a、v大小相等；②运动到相对平衡位置对称点的

运动时间t相等；＊＊位置对称×时间对称×××4、周期性：①若t2-t1=nT，则t1、t2两时刻振动物体在同一位置，运动情况完全相同；②若t2-t1=nT＋T/2，则t1、t2两时刻描述运动的物理量（x、F、a、v）大小相等、方向相反（或为零）；××t2-t1=nT＋T/2＊＊t2-t1=nTVXVXVXVX例3：（多选）在物体做简谐运动的过程中，t1、t2两时刻物体分别处在关于平衡位置对称的两点，则从t1至t2这段时间物体的（）A、t1、t2两时刻动能一定相同B、t1、t2两时刻势能一定相同C、速度一定先增大，后减小D、加速度可能先增大，后减小，再增大ABD第三节简谐运动的回复力和能量课时练习练1：如图所示，弹簧振子上下振动，白纸以速度v向左匀速运动，振子所带墨笔在白纸上留下如图曲线，建立如图所示坐标，y1、y2、x0、2x0为纸上印迹的位置坐标，则（）A、该弹簧振子的振动周期为2x0B、该弹簧振子的振幅为y1C、该弹簧振子的平衡位置在弹簧原长处 D、该弹簧振子的圆频率为πv/x0D

B练3：（多选）装有一定量液体的玻璃管竖直漂浮在水中，水面足够大，如图甲所示。把玻璃管向下缓慢按压5cm后放手，忽略运动阻力，玻璃管的运动可以视为竖直方向的简谐运动，测得振动周期为0.4s。以竖直向上为正方向，某时刻开始计时，其