第3节　简谐运动的回复力和能量

　　1．掌握简谐运动的动力学特征，明确回复力的概念和特点。

　　2．知道简谐运动中机械能守恒，能量大小与振幅有关。

　　3．会分析水平弹簧振子中动能、势能的变化规律，能定性地说明势能与动能的转化过程。

　　4．掌握简谐运动中位移、回复力、加速度、速度、动能、势能等各物理量的变化规律。

　　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\s\up3(01(01)正比，并且总是\s\up3(02(02)指向平衡位置，质点的运动就是简谐运动。

　　2．回复力的方向跟振子偏离平衡位置的位移方向\s\up3(03(03)相反，总是指向\s\up3(04(04)平衡位置，它的作用是使振子能够\s\up3(05(05)回到平衡位置。

　　3．表达式：\s\up3(06(06)F＝－kx，即回复力的大小与物体的位移大小成正比，\s\up3(07(07)负号表示回复力与位移方向始终相反，k是常数。对于弹簧振子，k为弹簧的\s\up3(08(08)劲度系数。

　　二、简谐运动的能量

　　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\s\up3(01(01)动能和\s\up3(02(02)势能互相转化的过程。

　　(1)在最大位移处，\s\up3(03(03)势能最大，\s\up3(04(04)动能为零。

　　(2)在平衡位置处，\s\up3(05(05)动能最大，\s\up3(06(06)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\s\up3(07(07)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\s\up3(08(08)理想化的模型。