3 简谐运动的回复力和能量
[学科素养与目标要求]
物理观念：1.知道回复力的概念.2.知道振幅越大，振动的能量越大.
科学思维：1.会根据简谐运动的回复力特点，判断及分析常见的简谐运动.2.理解简谐运动的动力学特征.
科学探究：通过探究，理解简谐运动中位移、回复力、加速度、速度、动能、势能的变化情况.
一、简谐运动的回复力
1.简谐运动
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
(1)定义：使振动物体回到平衡位置的力.
(2)方向：总是指向平衡位置.
(3)表达式：F＝－kx.
二、简谐运动的能量
1.能量转化
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.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.
1.判断下列说法的正误.
(1)回复力的方向总是与位移的方向相反.( √ )
(2)回复力的方向总是与加速度的方向相反.( × )
(3)水平弹簧振子运动到平衡位置时，回复力为零，因此能量一定为零.( × )
(4)回复力的大小与速度大小无关，速度增大时，回复力可能增大，也可能减小.( × )
2.如图1所示的弹簧振子，O为平衡位置，B、C为最大位移位置，以向右的方向为正方向，则振子从B运动到O的过程中，位移方向为________，大小逐渐________；回复力方向为________，大小逐渐________；振子速度方向为________，大小逐渐________；动能逐渐________；势能逐渐________.(选填“正”“负”“增大”或“减小”)
图1
答案 正 减小 负 减小 负 增大 增大 减小
一、简谐运动的回复力
如图所示为一个水平方向的弹簧振子模型(水平杆光滑)，O点为振子的平衡位置，A、O间和B、O间距离都是x.
(1)振子在O点时受到几个力的作用？分别是什么力？
(2)振子在A、B点时受到哪些力的作用？
(3)除重力、支持力、弹簧弹力外，振子在O、A、B点还受到回复力的作用吗？回复力有什么特点？
答案 (1)两个力.重力、支持力.
(2)A点：重力、支持力、弹簧向右的弹力；B点：重力、支持力、弹簧向左的弹力.
(3)不受.回复力是指将振动的物体拉回到平衡位置的力，是按照力的作用效果来命名的，不是一种新型的力，所以分析物体的受力时，不分析回复力.
回复力可以由某一个力提供(如弹力)，也可能是几个力的合力，还可能是某一个力的分力，归纳起来，回复力一定等于物体沿振动方向所受的合力.
