高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册3 简谐运动的回复力和能量课文课件ppt

这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册3 简谐运动的回复力和能量课文课件ppt，共35页。PPT课件主要包含了梳理主干新知初感悟，典例一，简谐运动的能量，小组活动，简谐运动的三大特征，典例二，基础练习等内容，欢迎下载使用。
第三节|简谐运动的回复力和能量
一、简谐运动的回复力1、简谐运动的动力学定义：如果质点在运动方向上所受的力与它偏离平衡位置位移的大小成正比，并且总是指向平衡位置，质点的运动就是简谐运动。
物体静止或匀速直线运动，所受合力为零；物体匀变速直线运动，所受合力为大小和方向都不变的恒力；物体匀速圆周运动，所受合力大小不变，方向总指向圆心。那么物体简谐运动时，所受合力有何特点呢？
2、回复力是根据力的效果命名的，可能由合力、某个力或某个力的分力提供。下列几个振子的回复力各是由什么力来提供的呢？
【解答】1、k是一个常数，由简谐运动系统决定。对于一个特定的简谐运动系统来说，k是不变的，但这个系统不一定是弹簧振子，k也就不一定是弹簧的劲度系数。2、如第一图所示，水平方向的弹簧振子，弹力充当回复力；如第二图所示，竖直方向的弹簧振子，弹力和重力的合力充当回复力；如第三图所示，m随M一起振动，m的回复力由静摩擦力提供。
【小结】简谐运动的回复力
1、回复力是指将振动物体拉回到平衡位置的力，是按照力的作用效果来命名的，分析物体的受力时，不另加回复力。2、回复力可以由某一个力提供（如弹力、摩擦力等），也可能是几个力的合力，还可能是某一个力的分力，总之，回复力一定等于物体在振动方向上所受的合力。
1、振动系统(弹簧振子)的状态与能量的对应关系：弹簧振子运动的过程就是动能和势能互相转化的过程。（1）在最大位移处，势能最大，动能为零。（2）在平衡位置处，动能最大，势能最小。2、简谐运动的能量特点：在简谐运动中，振动系统的机械能守恒，而在实际运动中都有一定的能量损耗，因此简谐运动是一种理想化的模型。3、对于弹簧劲度系数和小球质量都一定的系统，振幅越大，机械能越大。
在水平弹簧振子的运动过程中，弹性势能最大的位置有几个？动能最大的位置有几个？弹性势能最大的位置有两个，分别对应于振子运动的最左端和最右端。动能最大的位里只有一个，就是弹簧振子运动到平衡位置的时候。
弹簧振子的势能与弹簧伸长量有关，动能与小球的速度有关。根据水平弹簧振子图，分析各个物理量的变化关系如下(O为平衡位置)：
物体运动过程中，以下两种情况下机械能守恒：（1）只有重力或系统内弹力做功(弹簧振子中只有弹力做功，重力与支持力平衡)。（2）只发生动能和势能的相互转化。
2、对称性（1）物体通过关于平衡位置对称的两点时，加速度(回复力)大小相等，速度大小相等，动能相等，势能相等。（2）对称性还表现在时间的相等上，如从某点到达最大位置和从最大位置再到该点所需要的时间相等。质点从某点向平衡位置运动时，到达平衡位置的时间和它从平衡位置再运动到该点的对称点所用的时间相等。
2、如图所示,当一弹簧振子在竖直方向上做简谐振动时,下列说法正确的是( )A.振子经过同一位置时,速度大小一定相同B.振子从最低点向平衡位置运动过程中,弹簧弹力始终做负功C.振子在从最低点向平衡位置运动过程中受到重力、弹力和回复力D.振子在平衡位置时,其动能最大,弹簧的弹性势能最小
解题思路：振子在振动过程中,速度相同的位置在平衡位置两边,故弹簧的长度不等,故A正确;振子从最低点向平衡位置运动过程中,弹力的方向与位移的方向同向,故弹力做正功,故B错误;振子在振动过程中的回复力由弹簧的弹力和振子的重力的合力提供,故C错误;振子在平衡位置时,其动能最大,弹簧的弹性势能不是最小,当弹簧恢复到原长的时候,弹性势能最小,故D错误。答案：A
答案：AC解析：做简谐运动的物块的能量跟振幅有关，振幅越大，振动能量越大，所以A正确；在简谐运动中，系统机械能守恒，但物块A的重力势能与动能总和不断变化，物块A的机械能不守恒，故B错误；在简谐运动中，系统在最大位移处势能最大，在平衡位置处动能最大，势能最小，所以C正确，D错误。