3简谐运动的回复力和能量课堂合作探究问题导学一、简谐运动的回复力活动与探究11．回复力是把振子拉回到平衡位置的力，是按作用效果命名的力，思考讨论它是否一定等于弹簧的弹力。2．以理想水平弹簧振子为例，说明振子从平衡位置到最大位移处的过程中，回复力如何变化？合外力与回复力有什么关系？3．试举例说明，在一定情况下，振子在平衡位置时所处的状态为平衡状态？迁移与应用1弹簧下面悬挂的钢球，它所受的力与位移之间的关系也具有F＝－kx的形式吗？请你尝试导出小球所受的合力与它的位移间的关系式。由于平衡时弹簧已经有了一个伸长量h，问题稍稍麻烦一点。这时仍要选择钢球静止时的位置为坐标原点，而小球所受的回复力实际上是弹簧的弹力与重力的合力。简谐运动的回复力满足F＝－kx。1．公式中的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。2．公式中的“－”号表示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。3．据牛顿第二定律，a＝＝－x，表明弹簧振子做简谐运动时振子加速度的大小也与位移大小成正比，加速度方向与位移方向相反。4．公式提供了一种证明一种振动是否是简谐运动的方法，也可以说从力的角度给简谐运动下了一个定义。二、简谐运动的能量活动与探究21．简谐运动是理想化模型，分析讨论后从能量的角度说明它的理想化特点。2．在弹簧振子做简谐运动的一个周期内，分析动能和势能之间相互转化的情况。迁移与应用2如图所示为一弹簧振子的振动图象，在A、B、C、D、E、F各时刻中：（1）哪些时刻振子有最大动能？（2）哪些时刻振子有相同速度？（3）哪些时刻振子有最大势能？（4）哪些时刻振子有最大相同的加速度？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：1当堂检测1．关于简谐运动的回复力，下列说法正确的是（）A．可以是恒力B．可以是方向不变而大小改变的力C．可以是大小不变而方向改变的力D．一定是变力2．做简谐运动的物体，其加速度a随位移x的变化规律是下图中的（）3．如图所示是某一质点做简谐运动的图象，下列说法正确的是（）2A．在第1s内，质点做加速运动B．在第2s内，质点做加速运动C．在第3s内，动能转化为势能D．在第4s内，动能转化为势能4．一劲度系数为k的轻弹簧，上端固定，下端吊一质量为m的物体，让其上下做简谐运动，振幅为A，当物体运动到最高点时，其回复力大小为（）A．mg＋kAB．mg－kAC．kA－mgD．kA5．弹簧振子在水平方向上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．在最大位移时它的弹性势能最大C．从平衡位置到最大位移处它的动能减小D．从最大位移处到平衡位置它的机械能减小答案：课堂·合作探究【问题导学】活动与探究1：1．答案：不一定。回复力可能只由弹簧弹力提供，也可能是由弹力、重力、摩擦力等力的合力提供，还有可能是由某个力的分力提供。2．答案：由回复力F＝－kx知：从平衡位置到最大位移处的过程中回复力逐渐增大，合外力与回复力相同。3．答案：水平方向的弹簧振子和竖直方向的弹簧振子在平衡位置时所受合外力为零，均处于平衡状态。迁移与应用1：答案：见解析解析：如图所示，设振子的平衡位置为O，向下为正方向，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当振子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（x＋h）②将①式代入②式得：F回＝－kx，可见小球所受合外力与它的位移的关系符合简谐运动的受力特点，该振动系统的振动是简谐运动。活动与探究2：1．答案：（1）简谐运动中，动能和势能相互转化，但在转化过程中机械能守恒，因为只有重力或系统内的弹力做功。（2）正是由于机械能守恒，并且振动的能量只跟振幅有关，所以一个确定的简谐运动是等幅振动。2．答案：在一个周期内，动能和势能之间完成两次周期性的转化。迁移与应用2：答案：（1）B、D、F时刻振子有最大动能（2）A、C、E时刻振子速度相同，B、F时刻振子速度相同（3）A、C、E时刻振子有最大势能（4）A、E时刻有最大相同的加速度...
