高中物理(新教材)選修1課件6：2 3 簡諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力和能量 人教版

3簡諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力和能量第二章機(jī)械振動(dòng)1.理解回復(fù)力的概念和特點(diǎn)。2.會(huì)用動(dòng)力學(xué)方法分析簡諧運(yùn)動(dòng)中位移、速度、回復(fù)力和加速度的變化規(guī)律。3.會(huì)用能量守恒的觀點(diǎn)分析彈簧振子動(dòng)能、勢(shì)能、總能量的變化規(guī)律。學(xué)習(xí)目標(biāo)1．回復(fù)力(1)定義：振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)受到的總能使其回到__________的力．(2)方向：指向____________．(3)表達(dá)式：F＝________.2．簡諧運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)特征如果物體在運(yùn)動(dòng)方向上所受的力與它偏離平衡位置位移的大小成________，并且總是指向____________，質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)就是簡諧運(yùn)動(dòng)．平衡位置平衡位置－kx

正比平衡位置知識(shí)點(diǎn)一簡諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力知識(shí)梳理1．振動(dòng)系統(tǒng)(彈簧振子)的狀態(tài)與能量的對(duì)應(yīng)關(guān)系彈簧振子運(yùn)動(dòng)的過程就是________和________互相轉(zhuǎn)化的過程．(1)在最大位移處，________最大，________為零．(2)在平衡位置處，________最大，________最小．2．簡諧運(yùn)動(dòng)的能量特點(diǎn)在簡諧運(yùn)動(dòng)中，振動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)械能________，而在實(shí)際運(yùn)動(dòng)中都有一定的能量損耗，因此簡諧運(yùn)動(dòng)是一種________的模型．動(dòng)能勢(shì)能勢(shì)能動(dòng)能動(dòng)能勢(shì)能守恒理想化知識(shí)點(diǎn)二簡諧運(yùn)動(dòng)的能量一、簡諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力新知探究（1）回復(fù)力的方向總是與位移的方向相反嗎？回復(fù)力的方向總是指向平衡位置，而位移的方向是由平衡位置指向物體所在位置，所以回復(fù)力的方向總是與位移的方向相反。在回復(fù)力的作用下，物體在平衡位置附近做往復(fù)運(yùn)動(dòng)。如果物體在運(yùn)動(dòng)方向上所受的力與它偏離平衡位置位移的大小成正比，并且總是指向平衡位置，質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)就是簡諧運(yùn)動(dòng)。（2）回復(fù)力為0時(shí)，物體所受合力一定為0嗎？物體做簡諧運(yùn)動(dòng)回到平衡位置時(shí)，回復(fù)力為0，但合力可能不為0。例如：物體沿圓弧做簡諧運(yùn)動(dòng)，如圖所示。當(dāng)小球運(yùn)動(dòng)到圓弧的最低點(diǎn)（平衡位置）時(shí)，回復(fù)力為0，小球所受的合力用來提供向心力，所以小球所受的合力不為0。

（5）彈簧振子從平衡位置到達(dá)最大位移處的過程中，回復(fù)力如何變化？從最大位移處向平衡位置運(yùn)動(dòng)的過程中呢？

歸納總結(jié)

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1.簡諧運(yùn)動(dòng)的能量（1）不考慮阻力，水平彈簧振子振動(dòng)過程中只有彈力做功，在任意時(shí)刻振動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)能與勢(shì)能之和不變，即機(jī)械能守恒。（2）簡諧運(yùn)動(dòng)的機(jī)械能的大小由振子的振幅決定對(duì)同一振動(dòng)系統(tǒng)來說，振幅越大，振動(dòng)的能量越大。如果沒有能量損耗，振幅保持不變，它將永不停息地振動(dòng)下去，因此簡諧運(yùn)動(dòng)又稱等幅振動(dòng)。二、簡諧運(yùn)動(dòng)的能量

（3）動(dòng)能、勢(shì)能隨位置的變化情況①在最大位移處，勢(shì)能最大，動(dòng)能為零。②在平衡位置處，動(dòng)能最大，勢(shì)能最小。（4）實(shí)際的運(yùn)動(dòng)都有一定的能量損耗，所以簡諧運(yùn)動(dòng)是一種理想化的物理模型。物理量運(yùn)動(dòng)過程位移大小減小增大減小增大方向回復(fù)力、加速度大小減小增大減小增大方向速度大小增大減小增大減小方向動(dòng)能增大減小增大減小勢(shì)能減小增大減小增大物理量運(yùn)動(dòng)過程位移大小減小增大減小增大方向回復(fù)力、加速度大小減小增大減小增大方向速度大小增大減小增大減小方向動(dòng)能增大減小增大減小勢(shì)能減小增大減小增大總結(jié)：（1）在簡諧運(yùn)動(dòng)中，位移、回復(fù)力、加速度和勢(shì)能四個(gè)物理量同時(shí)增大或減小，與速度和動(dòng)能的變化步調(diào)相反。（2）平衡位置是位移、加速度和回復(fù)力方向變化的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。（3）最大位移處是速度方向變化的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。

（1）哪些時(shí)刻振子有最大動(dòng)能？

（2）哪些時(shí)刻振子有相同速度？

（3）哪些時(shí)刻振子有最大勢(shì)能？

（4）哪些時(shí)刻振子有相同的最大加速度？

對(duì)簡諧運(yùn)動(dòng)能量的三點(diǎn)認(rèn)識(shí)（1）決定因素：對(duì)于一個(gè)確定的振動(dòng)系統(tǒng)，簡諧運(yùn)動(dòng)的能量由振幅決定，振幅越大，系統(tǒng)的能量越大。（2）能量獲得：系統(tǒng)開始振動(dòng)的能量是通過外力做功由其他形式的能轉(zhuǎn)化來的。（3）能量轉(zhuǎn)化：當(dāng)振動(dòng)系統(tǒng)自由振動(dòng)后，如果不考慮阻力作用，系統(tǒng)只發(fā)生動(dòng)能和勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化，機(jī)械能守恒。

C

課堂達(dá)標(biāo)

CA.B.C.D.

ABD

BD

備用工具&資料

ABD

C

課堂達(dá)標(biāo)1．回復(fù)力(1)定義：振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)受到的總能使其回到__________的力．(2)方向：指向____________．(3)表達(dá)式：F＝________.2．簡諧運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)特征如果物體在運(yùn)動(dòng)方向上所受的力與它偏離平衡位置位移的大小成________，并且總是指向____________，質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)就是簡諧運(yùn)動(dòng)．平衡位置平衡位置－kx

正比平衡位置知識(shí)點(diǎn)一簡諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力知識(shí)梳理1．振動(dòng)系統(tǒng)(彈簧振子)的狀態(tài)與能量的對(duì)應(yīng)關(guān)系彈簧振子運(yùn)動(dòng)的過程就是________和________互相轉(zhuǎn)化的過程．(1)在最大位移處，________最大，________為零．(2)在平衡位置處，________最大，________最?。?．簡諧運(yùn)動(dòng)的能量特點(diǎn)在簡諧運(yùn)動(dòng)中，振動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)械能________，而在實(shí)際運(yùn)動(dòng)中都有一定的能量損耗，因此簡諧運(yùn)動(dòng)是一種________的