簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力和能量高二上學(xué)期物理人教版（2019）選擇性必修第一冊(cè)

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簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力和能量第二章機(jī)械振動(dòng)

人教版（2019）選修第一冊(cè)1.會(huì)分析彈簧振子的受力情況，理解回復(fù)力的概念。2.認(rèn)識(shí)位移、速度、回復(fù)力和加速度的變化規(guī)律及相互聯(lián)系。3.會(huì)用能量觀點(diǎn)分析水平彈簧振子動(dòng)能、勢(shì)能的變化情況，知道簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)遵從機(jī)械能守恒定律。學(xué)習(xí)目標(biāo)當(dāng)把彈簧振子的小球（視頻中為滑塊）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？OQP導(dǎo)入新課思考：彈簧振子為什么能夠做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)?FFOQPxvF合=0；

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；

小球由于慣性而遠(yuǎn)離平衡位置。彈簧彈力指向平衡位置，總是使小球回到平衡位置。分析總結(jié)⑴慣性：使小球遠(yuǎn)離平衡位置；⑵回復(fù)力：使小球回到平衡位置。一、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力1.定義：振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)受到的總使其回到平衡位置的力。2.力的類型：使振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)回到平衡位置作用效果：某一個(gè)力，或幾個(gè)力的合力,或某個(gè)力的分力。甲乙丙實(shí)例：分析振動(dòng)的小球（或滑塊）回復(fù)力的來源：回復(fù)力來源：總結(jié)形成概念：回復(fù)力效果力3.回復(fù)力與位移的關(guān)系以平衡位置為原點(diǎn)，以水平向右為正方向建立坐標(biāo)軸x。思考：⑴小球運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)，位移如何表示？此時(shí)小球的回復(fù)力大小如何表示？⑵小球運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn)，位移如何表示？此時(shí)小球的回復(fù)力大小如何表示？⑶小球回復(fù)力與位移方向什么關(guān)系？歸納總結(jié)：F=-kx4.簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)

思考：如何依據(jù)運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)特征來定義簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)呢？思考：如何判斷一個(gè)振動(dòng)是否為簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)呢？質(zhì)點(diǎn)的位移x與時(shí)間t的關(guān)系遵從正弦函數(shù)的規(guī)律，則為簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。

質(zhì)點(diǎn)所受的力F與它偏離平衡位置的位移x滿足如下關(guān)系，則為簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。判據(jù)1.運(yùn)動(dòng)學(xué)特征判據(jù)2.動(dòng)力學(xué)特征或者F=-kx

如果物體在運(yùn)動(dòng)方向上所受到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，則物體的運(yùn)動(dòng)就是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。x=Asin(ωt+φ)x0例題：(課本P45T1

)如圖所示，把圖中傾角為θ的光滑斜面上的小球沿斜面拉下一小段距離然后松開，假設(shè)空氣阻力可以忽略不計(jì)，試證明：小球的運(yùn)動(dòng)是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。關(guān)鍵點(diǎn)：FNG1G2xGF簧解析：以小球的平衡位置為原點(diǎn)，沿斜面向下為正方向建立坐標(biāo)系。設(shè)小球處于平衡狀態(tài)時(shí)，彈簧伸長(zhǎng)量為x0，將小球沿x正方向拉伸x，則有F簧=-k（x0+x）F回=F簧+mgsinθ又kx0=mgsinθ故有F回=-kx受力分析，尋找回復(fù)力來源。OQP2.分析依據(jù)：二、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的能量系統(tǒng)的機(jī)械能守恒胡克定律牛頓第二定律1.狀態(tài)量變化分析x、v、a、Ek、Ep、E（守恒）涉及到的物理量：位置QQ→OOO→PP位移的大小速度的大小動(dòng)能彈性勢(shì)能機(jī)械能最大0最大0最大00最大0最大0最大不變不變不變不變不變做一做（課本P44）：結(jié)合下圖完成下表：OQP↘↘↘↘↗↗↗↗機(jī)械能

=任意位置的動(dòng)能+勢(shì)能

=平衡位置的動(dòng)能

=最大位移處的勢(shì)能振幅越大，振動(dòng)能量越大；平衡位置動(dòng)能越大，振動(dòng)能量越大。E=EPm總結(jié)：彈簧振子的機(jī)械能方法引領(lǐng)：簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)中的能量變化分析時(shí)，這兩點(diǎn)是解決問題的突破口：

①位移最大時(shí)系統(tǒng)的能量體現(xiàn)為勢(shì)能，動(dòng)能為零；②處于平衡位置時(shí)勢(shì)能最小，動(dòng)能最大。1．如圖為某質(zhì)點(diǎn)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖像，在0～1.5s范圍內(nèi)，以下說法正確的是

（）

A.該質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)周期為7s，振幅為4cm

B.0.4s與0.6s，物體的加速度相同，速度也相同

C.0.1s與1.3s，物體的回復(fù)力最大，動(dòng)能最小

D.0.1s至0.5s這段時(shí)間，質(zhì)點(diǎn)的位移方向和速度方向都發(fā)生了改變C課堂評(píng)價(jià)2．一個(gè)水平彈簧振子的振動(dòng)圖像如圖所示，已知小球質(zhì)量為20g，彈簧的勁度系數(shù)為20N/m，下列說法正確的是

（）

A.小球位移隨時(shí)間變化的關(guān)系式為

B.在第1s末到第2s末這段時(shí)間內(nèi)，小球的動(dòng)能在減少、彈性勢(shì)能在增加

C.小球的最大加速度為100m/s2

D.該小球在0～50s內(nèi)的位移為0cm，路程為2.5mD3.如圖所示，光滑的水平面上放有一彈簧振子，已知小球質(zhì)量m＝0.5kg，彈簧勁度系數(shù)k

＝240N/m，將小球從平衡位置O向左平移，彈簧壓縮5cm，由靜止釋放后小球在A、B間滑動(dòng)，則⑴在A、B、O三點(diǎn)中哪點(diǎn)小球加速度最大？此時(shí)小球加速度為多大？⑵在A、B、O三點(diǎn)中哪點(diǎn)小球速度最大？此時(shí)小球速度為多大？（假設(shè)整個(gè)系統(tǒng)具有的最大彈性勢(shì)能為

0.3J）故加速度最大的位置在最大位移處的A或B兩點(diǎn)，加速度大?、圃谄胶馕恢肙點(diǎn)小球的速度最大，根據(jù)機(jī)械能守恒定律，有故解析：⑴由于簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的加速度思考：同一個(gè)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，x、F回、a、Ep、v、Ek都是周期性變化的，其中基本的物理量是什么？基本物理量：位移x和速度vx、F回、a、Ep同步變化v、Ek同步變化(大小)相反變化練后小結(jié)：簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)