11[一].3简谐运动的回复力和能量.ppt

简谐运动的图像 弹簧振子的运动 * 第十一章 机械振动 第3节：简谐运动的回复力和能量 新课标高中物理选修3－4 O A B C D O A B C D O A B C D O A B C D 弹簧振子做简谐运动时，受力情况的分析 O A B C D O A B C D O A B C D O B C D A X X X X X X F F F F F F 弹簧原长 弹簧振子所受的合力F与振子位移x的大小成正比，且合力F的方向总是与位移x的方向相反。 式中k为弹簧的劲度系数 由于力F的方向总是与位移x的方向相反，即总是指向平衡位置。它的作用总是要把物体拉回到平衡位置。所以称为回复力 O A A x F F 负号表示力的方向与位移的方向相反 F = kx x x x x 1.定义: 2.特点: 方向始终指向平衡位置,按力的作用效果命名 使振子回到平衡位置的力 3.回复力来源： 振动方向上的合外力(指向平衡位置的合力) 一、简谐运动的回复力 如果质点所受的回复力与它偏离平衡位置的位移大小成正比，并且始终指向平衡位置（即与位移方向相反）,质点的运动就是简谐运动。 4.简谐运动的动力学特点： 5.简谐运动的运动学特点： 其中k为比例系数，负号表示回复力F方向与位移x方向相反 二、简谐运动中的各个物理量变化规律 X v F、a 动能 势能 A A-O O O-B B 向左最大 向左减小 向右最大 向右最大 0 向右最大 向右增大 向右减小 0 0 向右增大 向右减小 向左增大 0 向左最大 0 增大 最大 减小 0 最大 减小 0 增大 最大 O A B 简谐运动的加速度大小和方向都随时间做周期性的变化，所以简谐运动是变加速运动 2、简谐运动的能量与振幅有关，在同一振动系统中振幅越大，振动的能量越大 1、简谐运动中动能和势能在发生相互转化，但机械能的总量保持不变，即机械能守恒。 三、简谐运动的能量 物体在做简谐运动时的Ek—t和Ep—t及E—t图象 t E 0 机械能 势能 动能 A B O 竖直方向振动的弹簧振子所做的振动是简谐运动吗？ 【思考题】 判断物体是否做简谐运动的方法： （2）根据回复力的规律F=-kx去判断 （1）根据物体的振动图像去判断 证明:竖直悬挂的弹簧振子做简谐运动 ①找平衡位置 在平衡位置处 ②找回复力 指向平衡位置的合力 将小球拉离平衡位置到c点， 此时偏离平衡位置的位移为x,方向向下 方向向上 ③找F=kx x偏离平衡位置的位移 ④找方向关系 1、做简谐运动的物体，当位移为负值时，以下说法正确的是 （ ） B 【课堂练习】 A．速度一定为正值，加速度一定为正值 B．速度不一定为正值，但加速度一定为正值 C．速度一定为负值，加速度一定为正值 D．速度不一定为负值，加速度一定为负值 2、在简谐运动中，振子每次经过同一位置时，下列各组中描述振动的物理量总是相同的是 （ ） A．速度、加速度、动能 B．加速度、回复力和位移 C．加速度、动能和位移 D．位移、动能、回复力 BCD 3、当一弹簧振子在竖直方向上做简谐运动时，下列说法正确的（ ） CD A．振子在振动过程中，速度相同时，弹簧的长度一定相等 B．振子从最低点向平衡位置运动过程中，弹簧弹力始终做负功 C．振子在振动过程中的回复力由弹簧的弹力和振子的重力的合力提供 D．振子在振动过程中，系统的机械能一定守恒 4、关于弹簧振子做简谐运动时的能量，下列说法正确的有 （ ） ABC A．等于在平衡位置时振子的动能 B．等于在最大位移时弹簧的弹性势能 C．等于任意时刻振子动能与弹簧弹性势能之和 D．位移越大振动能量也越大 5、如图是质点做简谐振动的图像，由此可知（ ） A．t=0时，质点的位移、速度均为零 B．t=1s时，质点的位移为正向最大，速度为零，加速度为负向最大 C．t=2s时，质点的位移为零，速度为负向最大值，加速度为零 D．质点的振幅为5cm， 周期为2s BC