高中人教物理選擇性必修一2.3 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力和能量（課件）新教材同步備課 - 副本

1、人教版2019版選擇性必修第一冊(cè)第二章 機(jī)械振動(dòng)2.3簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力和能量課堂引入問題：當(dāng)我們把彈簧振子的小球拉離平衡位置釋放后，小球就會(huì)在平衡位置附近做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。小球的受力滿足什么特點(diǎn)才會(huì)做這種運(yùn)動(dòng)呢？掌握簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)振幅的物理意義。課堂引入思考：PQx1.小球運(yùn)動(dòng)過程中經(jīng)過O點(diǎn)時(shí)，受到的合力為多大？2.小球運(yùn)動(dòng)到O點(diǎn)右側(cè)的P點(diǎn)時(shí)，受到的合力方向如何？與小球偏離平衡位置位移的方向相同還是相反？掌握簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)振幅的物理意義。課堂引入思考：PQx3.小球運(yùn)動(dòng)到O點(diǎn)左側(cè)的Q點(diǎn)時(shí)，受到的合力方向如何？與小球偏離平衡位置位移的方向相同還是相反？4.小球受到的合力的效果是什么？掌握簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)振幅的物理意義。課

2、堂引入思考：彈簧振子在運(yùn)動(dòng)過程所受力的方向有什么特點(diǎn)？小球所受的力總是與偏離平衡位置位移的方向相反，即受力方向總是指向平衡位置，它的作用是把物體拉回到平衡位置。通常把這個(gè)力稱為回復(fù)力。彈簧振子在運(yùn)動(dòng)過程所受力的大小有什么特點(diǎn)？小球所受的力與它偏離平衡位置位移的大小成正比對(duì)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力的理解一、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力 2回復(fù)力的方向跟振子偏離平衡位置的位移方向相反，總是指向平衡位置，它的作用是使振子能夠回到平衡位置1簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)定義：如果質(zhì)點(diǎn)所受的力與它偏離平衡位置的位移大小成正比，并且總是指向平衡位置，質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)就是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)3.回復(fù)力是指將振動(dòng)的物體拉回到平衡位置的力，是按照力的作用效果來命

3、名的，分析物體的受力時(shí)，不分析回復(fù)力4.回復(fù)力可以由某一個(gè)力提供(如彈力、摩擦力等)，也可能是幾個(gè)力的合力，還可能是某一力的分力，歸納起來回復(fù)力一定等于物體在振動(dòng)方向上所受的合力但是不一定等于物體所受的合外力。一、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力 對(duì)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力的理解(1)由Fkx知，簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力大小與振子的位移大小成正比，回復(fù)力的方向與位移的方向相反，即回復(fù)力的方向總是指向平衡位置(2)公式Fkx中的k指的是回復(fù)力與位移間的比例系數(shù)，而不一定是彈簧的勁度系數(shù)，系數(shù)k由振動(dòng)系統(tǒng)自身決定一、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力的力學(xué)關(guān)系：Fkx.一、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力的力學(xué)關(guān)系：Fkx.(

4、3)據(jù)牛頓第二定律，a x，表明彈簧振子做簡(jiǎn)諧振動(dòng)時(shí)振子的加速度大小也與位移大小成正比，加速度方向與位移方向相反，所以簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)是一種變加速直線運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力二、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的能量簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的能量彈簧振子中小球的速度在不斷變化，因而它的動(dòng)能在不斷變化；彈簧的伸長(zhǎng)量或壓縮量在不斷變化，因而它的勢(shì)能也在不斷變化。彈簧振子的能量變化具有什么規(guī)律呢？掌握簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)振幅的物理意義。課堂引入觀看視頻二、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的能量簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)中各物理量的變化規(guī)律當(dāng)物體做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)時(shí)，它偏離平衡位置的位移x、回復(fù)力F及加速度a、速度v、動(dòng)能Ek、勢(shì)能Ep、振動(dòng)能量E遵循一定的變化規(guī)律，可列表如下：二、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的能量簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的能量振

5、子的速度與動(dòng)能：速度不斷變化，動(dòng)能也在不斷變化彈簧形變量與勢(shì)能：彈簧形變量在變化，因此勢(shì)能也在變化簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)過程是一個(gè)動(dòng)能和勢(shì)能不斷變化的過程，在任意時(shí)刻振動(dòng)系統(tǒng)的總機(jī)械能不變?cè)谄胶馕恢锰?，?dòng)能最大，勢(shì)能最??；在最大位移處，勢(shì)能最大，動(dòng)能最小振動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)械能與振幅有關(guān)，振幅越大，機(jī)械能就越大課堂總結(jié)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力(1)定義：振動(dòng)物體受到的總能使振動(dòng)物體回到平衡位置，且始終指向平衡位置的力，叫回復(fù)力。(2)回復(fù)力的特性：回復(fù)力是根據(jù)力的作用效果命名的，可以是重力、彈力或摩擦力，或幾個(gè)力的合力，或某個(gè)力的分力等?；貜?fù)力總與位移的大小成正比，且與位移的方向相反。(3)回復(fù)力的效果：使振動(dòng)物體能夠回到

6、平衡位置。(4)回復(fù)力的表達(dá)式做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)，回復(fù)力總滿足Fkx的形式，式中k是比例常數(shù)。課堂總結(jié)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的能量1彈簧振子在運(yùn)動(dòng)中，不考慮摩擦等阻力造成的損耗，系統(tǒng)的動(dòng)能和勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化，但是振動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)能和勢(shì)能之和保持不變，即系統(tǒng)的機(jī)械能守恒2振動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)械能跟振幅有關(guān)，振幅越大，機(jī)械能就越大隨堂練習(xí)例1、(多選)物體做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)時(shí)，下列敘述中正確的是()A平衡位置就是回復(fù)力為零的位置B處于平衡位置的物體，一定處于平衡狀態(tài)C物體到達(dá)平衡位置，合力一定為零D回復(fù)力的方向總是指向平衡位置AD隨堂練習(xí)【答案】：AD【解析】：由回復(fù)力及平衡位置的定義可知，平衡位置時(shí)回復(fù)力為零，選項(xiàng)A、D正確；物體停在

7、平衡位置時(shí)處于平衡狀態(tài)，物體振動(dòng)至平衡位置時(shí)不一定處于平衡狀態(tài)，合力不一定為零，選項(xiàng)B、C錯(cuò)誤隨堂練習(xí)例2、（單選）彈簧振子在光滑的水平面上做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，在振子向著平衡位置運(yùn)動(dòng)的過程中()A振子所受的回復(fù)力逐漸增大B振子離開平衡位置的位移逐漸增大C振子的速度逐漸增大D振子的加速度逐漸增大C隨堂練習(xí)【答案】：C【解析】：在振子向著平衡位置運(yùn)動(dòng)的過程中，振子所受的回復(fù)力逐漸減小，振子離開平衡位置的位移逐漸減小，振子的速度逐漸增大，振子的加速度逐漸減小，選項(xiàng)C正確隨堂練習(xí)例3、(多選)如圖所示是某一質(zhì)點(diǎn)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖像，下列說法正確的是()A在第1 s內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)速度逐漸增大B在第2 s內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)速度逐漸增大C在第3 s內(nèi)，動(dòng)能轉(zhuǎn)化為勢(shì)能D在第4 s內(nèi)，動(dòng)能轉(zhuǎn)化為勢(shì)能BC隨堂練習(xí)【答案】：BC【解析】：在第1 s內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)的位移逐漸增大，速度逐漸減小，A錯(cuò)；在第2 s內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)向平衡位置運(yùn)動(dòng)，速度逐漸增大，故B對(duì)；在第3 s內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)速度減小，動(dòng)能轉(zhuǎn)化為勢(shì)能，故C對(duì)；第4 s內(nèi)速度逐漸增大，勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，故D錯(cuò)隨堂練習(xí)例4、(單選）物體做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)時(shí)，下列敘述中正確的是()A平衡位置就是回復(fù)力為零的位置B處于平衡位置的物體，一定處于平衡狀態(tài)C物體到達(dá)平衡位置，合力一定為零D物體到達(dá)平衡位置，回