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1、11.3简谐运动的回复力和能量【本章课标转述】通过观察和分析，理解简谐运动的特征。能用公式和图像描述简谐运动的特征。【学习目标】1、理解回复力的概念。2、会用动力学的方法，分析简谐运动中位移、速度、回复力和加速度的变化规律。3、会用能量守恒的观点，分析水平弹簧振子中动能、势能、总能量的变化规律。【学习过程】、学习准备合外力F (填恒力、大 小改变或方向改变)速度v (填不变、大小 改变或方向改变)匀速直线运动匀变速直线运动平抛运动匀速圆周运动、学习新课自学导引：本节讨论弹簧振子的受力情况，从动力学角度研究简谐运动j 和沖朋阿h1、简谐运动的回复力(1)规律探究振子的运动A t OO t BB
2、t OO t A位移的方向、大小J左f右J右f左弹力的方向、大小J右f左J左f右说明：表格中f表示增大，J表示减小表格中是弹簧振子在一次全振动中位移和弹力的变化情况，从中可以看出位移和弹力大小的关系： ;位移和弹力方向的关系： ，即弹力的方向总是指向 。(2 )规律总结理论上证明，如果质点所受的力满足表达式 ，也就是说： 与成正比，并且总是指向 ，质点的运动就是简谐运动。由于力 的方向总是指向平衡位置，它的作用 ，所以 通常把这个力称作回复力。(3) 深度理解概念思考：如何判断质点所做运动是否是简谐运动?质点所受的力=合外力？ 回复力=合外力?例 试判断下列三个图中做简谐运动的物体的回复力，并
3、推导出图一中回复力与位移的关系式，其中第三个图中物块 B与地面无摩擦，物块 A、B之间有摩擦，物块 A可随 物块B 一起在水平面做简谐运动。2、简谐运动的能量请参考选修3-4课本P11页图11.3-2内容，填写表格振子的运动2OOBBFOA最大位置最小位置位移的方向、大小速度的方向、大小回复力的方向、大小加速度的方向、大小动能势能总能若摩擦等阻力忽略不计，则弹簧振子的机械能 。反馈矫正：1、 做简谐运动的物体所需的回复力大小与物体的位移大小成，方向总指向，与位移方向。2、 做简谐运动的弹簧振子，当位移减小时，是 能转化为 能；当加速度增大时，是 能转化为 能。3、 一单摆正在做简谐运动，摆长为
4、L,摆球质量为m,最大偏角为0,若取悬点处的势能为零，则在摆动过程中摆球的最大动能为 ,最大势能为 ,机械能为4、如图所示为一单摆做简谐运动的图象，在图示时间范围内回答下列问题:(1 )与0.4s时的位移相同所对应的时刻有:(2) 与0.4s时的加速度相同所对应的时刻有:(3) 与0.4s时的速度相同所对应的时刻有：(4) 与0.4s时的动能相同所对应的时刻有：5、单摆小球质量为m,摆长为L,摆角为0( 05,以平衡位置处重力势能为0,则此单(5) 与0.4s时的势能相同所对应的时刻有：摆的振幅为,振动能量为,摆球通过最低点时的速度为6、一个弹簧振子做简谐运动时，所具有的能量与下列哪个物理量是
5、有关的A 周期B .振幅C .振子质量D .频率B 等于在最大位移时弹簧的弹性势能D .位移越大振动能量也越大D 阻尼过大时，系统将不能发生A 振幅减小，周期减小，机械能减小C.振幅不变，周期减小，机械能减小B 振幅减小，周期不变，机械能减小D 振幅不变，周期不变，机械能减小7、自由摆动的秋千，振动的振幅越来越小，下列说法中正确的是A .机械能守恒B .能量正在消失C.总能量守恒，机械能减少D 只有动能和势能的相互转化8、做简谐运动的物体，在运动到最大位移时，具有最大值的物理量是A.回复力B.速度C.动能D.势能9、关于弹簧振子做简谐运动时的能量，下列说法正确的有A 等于在平衡位置时振子的动能
6、C.等于任意时刻振子动能与弹簧弹性势能之和10、下列说法正确的有A阻尼振动就是减幅振动B 实际的振动系统不可避免地要受到阻尼作用C.阻尼振动的振幅逐渐减小，所以周期也逐渐减小 振动11、如果存在摩擦和空气阻力，那么任何物体的机械振动严格地讲都不是简谐运动，在振动 过程中振幅、周期和机械能将12、如图所示是单摆做简谐振动的振动图像，可以判定A 从t1到t2时间内摆球的动能不断增大，势能不断减小B .从t2到t3时间内振幅不断增大C. t3时刻摆球处于最低点处，动能最大D . ti、t4时刻摆球的动能、动量都相同13、一秒摆摆球的质量为0.2kg，它振动到最大位移时距最低点的高度为0.4cm,它完成10次全振动回到最大位移时，距最低点的高度变为0.3cm，如果每完成10次全振动给它补充一次能量，使摆球回到原来的高度，在60s内总共应补充多少能量？
