高中物理 第十一章 机械振动(第3课时)简谐运动的回复力和能量4.pdfVIP

第3课时简谐运动的回复力和能量

研究学考·把握考情]

考试要求

知识内容简谐运动的回复力和能量

加试b

1.知道弹簧振子中小球的受力特点

2．知道简谐运动的回复力及其表达式

教学要求3．知道简谐运动是一种理想化的振动

4．会定性分析位移、速度、加速度、回复力、动能、势能及机械能的变化情

况。

1.不要求定量讨论速度和加速度的变化

说明

2．不要求根据简谐运动回复力的表达式证明物体做简谐运动

知识点一简谐运动的回复力

基础梳理]

1．简谐运动的动力学定义：如果质点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。

2．回复力：由于力的方向总是指向平衡位置，它的作用总是要把物体拉回到平衡位置，所

以通常把这个力称为回复力。

Fkxk

3．简谐运动的回复力与位移的关系：＝－，式中是比例系数。

要点精讲]

1．对回复力的理解

(1)回复力是指将振动物体拉回到平衡位置的力，它可以是物体所受的合外力，也可以是一

个力或某一个力的分力，而不是一种新的性质力。

Fkx

(2)简谐运动的回复力：＝－。

kk

①是比例系数，并非弹簧的劲度系数(水平弹簧振子中为弹簧的劲度系数)，其值由振动

系统决定，与振幅无关。

②“—”号表示回复力的方向与偏离平衡位置的位移的方向相反。

x

③是指物体对平衡位置的位移，不一定是弹簧的伸长量或压缩量。

④回复力的作用总是把物体拉向平衡位置。

2．简谐运动的加速度

Fk

ax

据牛顿第二定律，＝＝－，表明简谐运动的加速度大小也与位移大小成正比，加速度方

mm

向与位移方向相反。

AB

【例1】如图1所示，弹簧振子在光滑水平杆上的、之间做往复运动，下列说法正确的

是()

图1

A．弹簧振子运动过程中受重力、支持力和弹簧弹力的作用

B．弹簧振子运动过程中受重力、支持力、弹簧弹力和回复力的作用

AO

C．振子由向运动过程中，回复力逐渐增大

OB

D．振子由向运动过程中，回复力的方向指向平衡位置

解析回复力是根据效果命名的力，不是做简谐运动的物体受到的具体的力，它是由物体受

到的具体的力所提供的，在此情景中弹簧的弹力充当回复力，故A正确，B错误；回复力与

AO

位移的大小成正比，由向运动过程中位移的大小在减小，故此过程回复力逐渐减小，C

错误；回复力总是指向平衡位置，故D正确。

答案AD

知识点二简谐运动的能量

基础梳理]

1．如果摩擦力等阻力造成的损耗可以忽略，在弹簧振子运动的任意位置，系统的动能与势

能之和都是一定的。

2．简谐运动是一种理想化的模型。

3．简谐运动的机械能由振幅决定

对同一振动系统来说，振幅越大，振动的能量越大。如果没有能量损耗，振幅保持不变，它

将永不停息地振动下去，因此简谐运动又称等幅振