【課件】簡諧運動的回復(fù)力和能量+課件高二上學(xué)期物理人教版（2019）選擇性必修第一冊

2.3簡諧運動的回復(fù)力和能量選擇性必修第一冊新課導(dǎo)入知識講解隨堂練習(xí)拓展延伸課堂小結(jié)布置作業(yè)1.會分析彈簧振子的受力情況，理解回復(fù)力的概念。2.認(rèn)識位移、速度、回復(fù)力和加速度的變化規(guī)律及相互了聯(lián)系。3.會用能量觀點分析水平彈簧振子動能、勢能的變化情況，知道簡諧運動中機械能守恒。學(xué)習(xí)目標(biāo)重點難點新課導(dǎo)入知識講解隨堂練習(xí)拓展延伸課堂小結(jié)布置作業(yè)運

動受力特點力大小變化情況與速度的方向關(guān)系勻速直線運動勻變速直線運動勻變速曲線運動勻速圓周運動………………F合與v在一條直線上F合與v方向有一夾角F合與v方向始終垂直溫故知新新課導(dǎo)入知識講解隨堂練習(xí)拓展延伸課堂小結(jié)布置作業(yè)當(dāng)我們把彈簧振子的小球拉離平衡位置釋放后，小球就會在平衡位置附近做簡諧運動。思考1:小球為什么會做往復(fù)運動?存在力和慣性思考2:小球的受力滿足什么特點才會做這種運動呢？新課導(dǎo)入知識講解隨堂練習(xí)拓展延伸課堂小結(jié)布置作業(yè)OABCDOABCDOABCDOABCDOABCDOABCDOABCDOBCDAxxxxFFFFFF所受的合力總是指向平衡位置新課導(dǎo)入知識講解隨堂練習(xí)拓展延伸課堂小結(jié)布置作業(yè)新課導(dǎo)入知識講解一、簡諧運動的回復(fù)力1.定義:使振子回到平衡位置的力回復(fù)力是按力的作用效果命名的2.來源：回復(fù)力可以是彈力,也可以是其它力(包括摩擦力);可以是某一個力，或幾個力的合力,或者某個力的分力.3.大小:

F=-kx“-”表示回復(fù)力方向始終與位移方向相反.4.方向:

總是指向平衡位置.新課導(dǎo)入知識講解隨堂練習(xí)拓展延伸課堂小結(jié)布置作業(yè)新課導(dǎo)入知識講解一、簡諧運動的回復(fù)力5.簡諧運動的定義的另一種表述：注意：對一般的簡諧運動，由于回復(fù)力不一定是彈簧的彈力，所以k不一定是勁度系數(shù)而是回復(fù)力與位移的比例系數(shù)。如果質(zhì)點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)點的運動就是簡諧運動。即回復(fù)力滿足F=-kx的運動就是簡諧運動。新課導(dǎo)入知識講解隨堂練習(xí)拓展延伸課堂小結(jié)布置作業(yè)新課導(dǎo)入知識講解一、簡諧運動的回復(fù)力6.判斷物體是否做簡諧運動的兩種方法1.x-t圖像為正弦曲線2.F-x

滿足

F=-kx的形式3.常用步驟：（1）找平衡位置

（2）找回復(fù)力（3）找F=kx（4）找方向關(guān)系新課導(dǎo)入知識講解隨堂練習(xí)拓展延伸課堂小結(jié)布置作業(yè)新課導(dǎo)入知識講解一、簡諧運動的回復(fù)力如圖，一彈簧上端固定，勁度系數(shù)為k，另一端掛一質(zhì)量為m的小球，平衡位置時彈簧的形變量為x0，釋放后小球做上下運動，彈簧此時沒有超出彈性限度，小球的運動是簡諧運動嗎？其回復(fù)力是誰提供的？x0o證明：平衡位置時彈簧的形變量為x0，

則mg=kx0

當(dāng)小球向下運動到離平衡位置的距離是x時，

回復(fù)力：F=mg-k(x0+x)

得F=-kx，即小球的運動是簡諧運動。重力和彈力的合力提供回復(fù)力新課導(dǎo)入知識講解隨堂練習(xí)拓展延伸課堂小結(jié)布置作業(yè)新課導(dǎo)入知識講解XvF、aQQ-OOO-PP向左最大向左減小向右最大向右最大0向右最大向右增大向右減小00向右增大向右減小向左增大0向左最大OQP二、簡諧運動中各個物理量的變化規(guī)律規(guī)律：每次經(jīng)過同一位置處，x、F、a、勢能、動能均相同，v大小相等，方向不一定。若連續(xù)兩次經(jīng)過同一點，v反向。新課導(dǎo)入知識講解隨堂練習(xí)拓展延伸課堂小結(jié)布置作業(yè)新課導(dǎo)入知識講解二、簡諧運動中各個物理量的變化規(guī)律1.簡諧運動的加速度大小和方向都隨時間做周期性的變化，所以簡諧運動是變加速運動；2.當(dāng)物體從最大位移處向平衡位置運動時，由于v與a的方向一致，物體做加速度越來越小的加速運動；3.當(dāng)物體從平衡位置向最大位移處運動時，由于v與a的方向相反，物體做加速度越來越大的減速運動。新課導(dǎo)入知識講解隨堂練習(xí)拓展延伸課堂小結(jié)布置作業(yè)新課導(dǎo)入知識講解三、簡諧運動的能量動能勢能QQ-OOO-PP0增大最大減小0最大減小0增大最大OQP機械能不變簡諧運動的能量與振幅有關(guān)，振幅越大，振動的能量越大。勢能與動能是標(biāo)量，同一位置必相同，對稱位置也必相同。新課導(dǎo)入知識講解隨堂練習(xí)拓展延伸課堂小結(jié)布置作業(yè)新課導(dǎo)入知識講解三、簡諧運動的能量tE0機械能勢能動能CBO物體在做簡諧運動時的Ek-t和Ep-t及E-t圖象新課導(dǎo)入知識講解隨堂練習(xí)拓展延伸課堂小結(jié)布置作業(yè)新課導(dǎo)入知識講解簡諧運動的三大特征PP/xF(a)vvxF(a)vvxF(a)1．瞬時性:a、F、x具有瞬時對應(yīng)性2．對稱性:(1)關(guān)于平衡位置對稱的兩點，a(F回)大小相等，v大小相等，EK相等，EP相等；(2)運動時間對稱。3．周期性:(1)若t2－t1＝nT，則t1、t2兩時刻振動物體在同一位置，運動情況完全相同。(2)若t2－t1＝nT＋T/2，則t1、t2兩時刻描述運動的物理量(x、F、a、v)大小均相等、方向相反(或均為零)。新課導(dǎo)入知識講解隨堂練習(xí)拓展延伸課堂小結(jié)布置作業(yè)新課導(dǎo)入知識講解典例分析【典例1】圖1為水平方向的彈簧，一端固定，另一端栓結(jié)一個小球，在水平橫桿上運動，摩擦均不計，彈簧原長位置為B點，A和C為左右兩邊的運動最遠點，以B點為坐標(biāo)原點，該運動位移-時間圖像如圖2，則（）A．AC距離為5cm B．從A到C的時間為6秒C．從B到C做勻減速運動 D．從C到B彈性勢能轉(zhuǎn)化為動能【正確答案】D新課導(dǎo)入知識講解隨堂練習(xí)拓展延伸課堂小結(jié)布置作業(yè)新課導(dǎo)入知識講解典例分析【典例2】（2022·山東曲阜·高二期末）如圖甲所示，勁度系數(shù)為k的輕彈簧下端掛一質(zhì)量為m的小球（可視為質(zhì)點），小球在豎直方向上做簡諧運動，彈簧對小球的拉力F隨時間變化的圖像如圖乙所示。已知彈簧彈性勢能的表達式為

，x為彈簧的形變量，重力加速度為g。下列說法正確的是（）A．小球的振幅為B．小球的最大加速度為2gC．小球的最大動能為D．在振動過程中，彈簧的彈性勢能和小球的動能總和不變【正確答案】C新課導(dǎo)入知識講解隨堂練習(xí)拓展延伸課堂小結(jié)布置作業(yè)新課導(dǎo)入知識講解典例分析【典例3】（2021·山東·高二階段練習(xí)）兩個彈簧振子甲、乙沿水平方向放置，取向右為正方向，其振動圖像如圖所示，以下說法正確的是（）A．兩彈簧振子具有相同的相位B．甲的振幅比乙大，所以甲的能量比乙大C．t=2s時甲具有負向最大速度，乙具有正向最大位移D．甲、乙兩彈簧振子加速度最大值之比一定為2:1【正確答案】C新課導(dǎo)入知識講解隨堂練習(xí)拓展延伸課堂小結(jié)布置作業(yè)新課導(dǎo)入知識講解典例分析【典例4】（2022·江蘇徐州·高二期末）將彈簧一端固定在鐵架臺的支架上，另一端和手機相連。將手機由靜止?fàn)顟B(tài)豎直下拉一段距離后釋放。手機內(nèi)置的加速度傳感器記錄下手機上下振動時加速度與時間的關(guān)系（取豎直向下為加速度的正方向），如圖所示。則（）A．a(chǎn)、b對應(yīng)時刻，手機的速度相同B．a(chǎn)、c對應(yīng)時刻，手機振動的回復(fù)力相同C．從c到b對應(yīng)的時間為半個周期D．從a到c對應(yīng)的時間內(nèi)，彈簧的彈性勢能先減小后增大【正確答案】C新課導(dǎo)入知識講解隨堂練習(xí)拓展延伸課堂小結(jié)布置作業(yè)新課導(dǎo)入知識講解典例分析【典例5】（2022·山東）（多選）裝有一定量液體的玻璃管豎直漂浮在水中，水面足夠大，如圖甲所示。把玻璃管向下緩慢按壓5cm后放手，忽略運動阻力，玻璃管的運動可以視為豎直方向的簡諧運動，測得振動周期為0.4s。以豎直向上為正方向，某時刻開始計時，其振動圖像如圖乙所示，其中A為振幅。對于玻璃管（包括管內(nèi)液體），下列說法正確的是（）A．振動過程中機械能守恒B．回復(fù)力等于重力和浮力的合力C．位移滿足函數(shù)式D．若向下緩慢按壓3cm后放手，振動頻率不變【正確答案】BCD新課導(dǎo)入知識講解隨堂練習(xí)拓展延伸課堂小結(jié)布置作業(yè)新課導(dǎo)入知識講解典例分析【典例6】（2022·江蘇連云港·高二期末）如圖所示，一勁度系數(shù)為k的輕彈簧，下端被固定在水平地面上，上端與質(zhì)量為m的小球（可視為質(zhì)點）相連，開始時小球靜止于O點。現(xiàn)用一豎直向上的拉力將小球緩慢拉至P點，此時彈簧恢復(fù)原長。t=0時刻撤去拉力，小球由靜止開始做簡諧運動，經(jīng)時間第一次回到O點，已知彈簧的形變量為x時，彈性勢能為

，重力加速度為g。求：（1）小球的振幅A；（2）小球的振動方程（選豎直向上為正方向）；（3）小球振動速度的最大值vm。新課導(dǎo)入知識講解隨堂練習(xí)拓展延伸課堂小結(jié)布置作業(yè)新課導(dǎo)入知識講解典例分析新課導(dǎo)入知識講解拓展延伸課堂小結(jié)布置作業(yè)新課導(dǎo)入隨堂練習(xí)知識講解新課導(dǎo)入知識講解拓展延伸課堂小結(jié)布置作業(yè)新課導(dǎo)入隨堂練習(xí)知識講解課堂小結(jié)回