高中物理第11章第3节简谐运动的回复力和能量课件新人教版选修

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1、第三节　简谐运动的回复力和能量课前自主学案核心要点突破课堂互动讲练课标定位知能优化训练第三节　简谐运动的回复力和能量课标定位学习目标：1.掌握简谐运动中位移、速度、回复力和加速度的变化规律．2．掌握简谐运动中回复力的特点．3．对水平弹簧振子，能定量的说明弹性势能与动能的转化．重点难点：1.从运动学和动力学的角度区分简谐运动中位移、速度、加速度和能量的变化规律．2．简谐运动中机械能的守恒及守恒条件．课前自主学案一、简谐运动的回复力1．回复力(1)命名：回复力是根据力的__________(选填“性质”或“效果”)命名的．(2)效果：把物体拉回到____________

2、．(3)方向：总是与位移x的方向相反，即总是指向_______________．效果平衡位置平衡位置(4)表达式：F＝__________.即回复力与物体的位移大小成___________，“－”表明回复力与位移方向始终_________，k是一个常数，由简谐运动系统决定．2．简谐运动如果质点所受的力与它偏离平衡位置位移的大小成_________，并且总是指向_________，质点的运动就是简谐运动．－kx正比相反正比平衡位置二、简谐运动的能量1．简谐运动的能量：指振动系统的__________，振动的过程就是_____能和______能互相转化的过程．(1)在最

3、大位移处，_____能最大，_____能为零；(2)在平衡位置处，_____能最大，_____能最小．机械能动势势动动势2．决定能量大小的因素振动系统的机械能跟______有关，______越大，机械能就越大，振动越强．在简谐运动中，振动系统的机械能_________，所以简谐运动是等幅振动．振幅振幅守恒核心要点突破一、对回复力的理解1．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，分析物体的受力时，不分析回复力．2．回复力可以由某一个力提供(如弹力、摩擦力等)，也可能是几个力的合力，还可能是某一力的分力，归纳起来回复力一定等于物体在振动方向

4、上所受的合力．3．简谐运动的回复力：F＝－kx.(1)由F＝－kx知，简谐运动的回复力大小与振子的位移大小成正比，回复力的方向与位移的方向相反，即回复力的方向总是指向平衡位置．(2)公式F＝－kx中的k指的是回复力与位移间的比例系数，而不一定是弹簧的劲度系数，系数k由振动系统自身决定．即时应用(即时突破，小试牛刀)1.如图11－3－1所示，对做简谐运动的弹簧振子m的受力分析，正确的是()A．重力、支持力、弹簧的弹力B．重力、支持力、弹簧的弹力、回复力C．重力、支持力、回复力、摩擦力D．重力、支持力、摩擦力图11－3－1解析：选A.回复力不是做简谐运动物体受到的具体

5、的力，它由物体受到的具体的力所提供．在此情景中弹簧的弹力充当回复力，因此只有选项A正确二、简谐运动中各物理量的变化规律振子以O为平衡位置在AB之间做简谐运动，各物理量的变化规律为：特别提醒：(1)简谐运动中在最大位移处，x、F、a、Ep最大，v＝0，Ek＝0；在平衡位置处，x＝0，F＝0，a＝0，Ep最小，v、Ek最大．(2)简谐运动中振动系统的动能和势能相互转化，机械能的总量不变，即机械能守恒．即时应用(即时突破，小试牛刀)2．弹簧振子在光滑水平面内做简谐运动的过程中，下列说法正确的是()A．在平衡位置时它的机械能最大B．在最大位移处它的弹性势能最大C．从平衡位

6、置到最大位移处它的动能减小D．从最大位移到平衡位置处它的机械能减小解析：选BC.简谐运动过程中机械能守恒，因此选项A、D错误；在最大位移处，弹簧形变量最大，因此弹性势能最大，选项B正确；从平衡位置到最大位移处，x↑→v↓→Ek↓，选项C正确.课堂互动讲练类型一理解简谐运动的动力学特征一质量为m的小球．通过一根轻质弹簧悬挂在天花板上，如图11－3－2所示，(1)小球在振动过程中的回复力实际上是________________________________________________________________________.(2)该小球的振动是否为简谐运动

7、？例1图11－3－2(3)在小球向平衡位置运动的过程中()A．小球所受的回复力逐渐增大B．小球的位移逐渐增大C．小球的速度逐渐减小D．小球的加速度逐渐减小【思路点拨】(1)分析小球的受力情况可知回复力来源．(2)证明回复力与位移是否满足F回＝－kx的关系．(3)先判断位移x的变化，再判断回复力及加速度的变化．【自主解答】(1)此振动过程的回复力实际上是弹簧的弹力与重力的合力．(2)设小球的平衡位置为O，向下方向为正方向，此时弹簧已经有了一个伸长量h，设弹簧的劲度系数为k，由平衡条件得kh＝mg①当小球向下偏离平衡位置的距离为x时，回复力即合外力为F回＝mg－k(