第二章机械振动第2节简谐运动的回复力及能量

____________________________________________________________________________________________________________________________1.会分析弹簧振子的受力情况，理解回复力的概念.2.认识简谐运动中位移、速度、加速度、回复力的变化关系，完善运动与相互作用观念.3.理解水平弹簧振子的能量转化情况，完善能量观念.

情境导学弹簧是减震器的关键组件，它能够吸收和分散来自外部的振动和冲击的能量.上图是汽车减震器，其中的弹簧可看作一个储能元件，储能的同时还可以把影响车辆乘坐舒适度和操控稳定性的不利能量消耗掉.

新知课丨必备知识解读知识点1回复力定义当振动物体偏离平衡位置时，会受到一个指向平衡位置的力，这个力叫作回复力.公式大小与位移大小成正比.方向总是指向平衡位置.来源回复力可以由某一个力提供，也可能是几个力的合力，还可能是某一个力的分力.........................

举例分析情境图示回复力水平弹簧振子______________________________________________________（【说明】水平杆光滑，弹簧的质量忽略不计.）由弹簧弹力提供回复力.续表

举例分析竖直弹簧振子____________________由弹簧弹力和重力的合力提供回复力.__________________________________________（【说明】水平面光滑.）续表

学思用·典例详解?AD图2-2-1??

知识点2简谐运动中的能量转化图2-2-21弹簧振子的状态与能量的关系?（2）振子的势能弹簧的弹性势能与形变量有关，因为弹簧形变量在不断变化，所以势能也在不断变化.

?振子位置振子速度零增大最大减小零动能零增大最大减小零弹簧形变量最大减小零增大最大弹性势能最大减小零增大最大特别提醒1.在一个振动周期内，动能和势能完成两次周期性变化.2.振子运动经过平衡位置两侧的对称点时，具有相等的动能和相等的势能.

2弹簧振子的能量变化规律（1）振动系统的总机械能等于弹簧的势能与振子的动能之和，振动过程就是动能和势能相互转化的过程.（2）在动能与势能转化的过程中，机械能守恒.深度理解1.从力的角度分析，简谐运动没有摩擦阻力.2.从能量转化角度分析，简谐运动没有机械能损失（理想化的运动模型.），一旦供给系统一定的能量，使它开始振动，它就以一定的振幅永不停息地持续振动.3决定能量大小的因素振动系统的机械能跟振幅有关.对一个给定的振动系统，振幅越大，振动越强，系统的机械能越大；振幅越小，振动越弱，系统的机械能越小...

学思用·典例详解?C图2-2-3?

【解析】.选项分析正误A小球经过平衡位置时，速度最大，位移为零，所以经过平衡位置时动能最大，回复力为零，加速度为零.BC√D小球的动能和弹簧的弹性势能相互转化，且总量保持不变，即振动的能量保持不变.

释疑惑重难拓展知识点3弹簧振子在一个周期内的运动规律?图2-2-4

2描述简谐运动的物理量及其变化规律当振子离开平衡位置的距离从零向最大值变化时，回复力、加速度、速度、动能、弹性势能等都由距离为零时对应的值向距离最大时对应的值变化，反之亦然.在回复力的作用下，振子在振动过程中离开平衡位置的距离、加速度、速度、动能、弹性势能等在每个周期里完全重复.它们在一个周期内的不同位置，变化规律如下表所示：

振子位置位移方向正正—负负负—正大小最大减小零增大最大减小零增大回复力方向负负—正正正—负大小最大减小零增大最大减小零增大加速度方向负负—正正正—负大小最大减小零增大最大减小零增大速度方向—负负负—正正正大小零增大最大减小零增大最大减小动能零增大最大减小零增大最大减小弹性势能最大减小零增大最大减小零增大

从表格中可以得出：（1）弹簧振子运动的过程就是动能和势能互相转化的过程.（2）在最大位移处，势能最大（弹簧形变量最大），动能为零.（3）在平衡位置处，动能最大（回复力为零，速度最大），势能为零.

知识点4简谐运动的对称性和周期性