高中物理 第十一章 机械振动 第3节 简谐运动的回复力和能量教学案 新人教版选修3-4-新人教版高二选修3-4物理教学案VIP专享

第 3 节 简谐运动的回复力和能量一、简谐运动的回复力1．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正比，并且总是指向平衡位置，质点的运动就是简谐运动。2．回复力使振动物体回到平衡位置的力。3．回复力的方向总是指向平衡位置。4．回复力的表达式F＝－ kx 。即回复力与物体的位移大小成正比，“－”表明回复力与位移方向始终相反，k 是一个常数，由简谐运动系统决定。二、简谐运动的能量1．振动系统(弹簧振子)的状态与能量的对应关系：弹簧振子运动的过程就是动能和势能互相转化的过程。(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。2．简谐运动的能量特点：在简谐运动中，振动系统的机械能守恒，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理想化的模型。1．自主思考——判一判(1)回复力的方向总是与位移的方向相反。(√)1.如果质点所受的力与它偏离平衡位置位移的大小成正比，并且总是指向平衡位置，质点的运动就是简谐运动。2．回复力是指将振动物体拉回到平衡位置的力，其方向总是指向平衡位置。3．在简谐运动中，振动系统的机械能守恒，振幅越大，机械能就越大。4．简谐运动中，在平衡位置处动能最大，势能最小，最大位移处动能为 0，势能最大。(2)回复力的方向总是与速度的方向相反。(×)(3)回复力的方向总是与加速度的方向相反。(×)(4)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。(×)(5)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。(×)2．合作探究——议一议(1)简谐运动的回复力 F＝－kx 中，k 一定是弹簧的劲度系数吗？提示：不一定。k 是一个常数，由简谐运动系统决定。对于一个特定的简谐运动系统来说 k 是不变的，但这个系统不一定是弹簧振子，k 也就不一定是劲度系数。(2)在弹簧振子的运动过程中，弹性势能最大的位置有几个？动能最大的位置有几个？图 1131提示：在弹簧振子的运动过程中，弹性势能最大的位置有两个，分别对应于振子运动的最左端和最右端。动能最大的位置只有一个，就是弹簧振子运动到平衡位置的时候。 对回复力和加速度的理解1．回复力的来源(1)回复力是指将振动的物体拉回到平衡位置的力，同向心力一样是按照力的作用效果来命名的。(2)回复力可以由某一个力提供，如水平弹簧振子的回复力即为弹簧的弹力；也可能是几个力的合力，如竖直悬挂的弹簧振子的回复力是弹簧弹力和重力的合力；还...