高中物理 第十一章 機(jī)械振動 第3節(jié)《簡諧運(yùn)動的回復(fù)力和能量》課件 新人教版選修3-4.ppt

11.3 簡諧運(yùn)動的回復(fù)力和能量,一、簡諧運(yùn)動的回復(fù)力,1.定義:,2.特點(diǎn):,按力的作用效果命名，方向始終指向平衡位置,使振子回到平衡位置的力,3、回復(fù)力來源：,振動方向上的合外力,如果質(zhì)點(diǎn)所受的回復(fù)力與它偏離平衡位置的位移大小成正比，并且始終指向平衡位置（即與位移方向相反）,質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動就是簡諧運(yùn)動。,4.簡諧運(yùn)動的動力學(xué)特點(diǎn),F回=kx,5.簡諧運(yùn)動的運(yùn)動學(xué)特點(diǎn),6、 簡諧運(yùn)動中的各個(gè)物理量變化規(guī)律,O,A,向左減小,向右增大,向右減小,動能增大 勢能減小,B,向右增大,向右減小,向左增大,動能減小 勢能增大,不變,向左最大,向右最大,0,0,向右最大,0,0,向右最大,向左最大,動能最大 勢能為0,動能為0 勢能最大,動能為0 勢能最大,（1）當(dāng)物體從最大位移處向平衡位置運(yùn)動時(shí)，由于v與a的方向一致，物體做加速度越來越小的加速運(yùn)動。 （2）當(dāng)物體從平衡位置向最大位移處運(yùn)動時(shí)，由于v與a的方向相反，物體做加速度越來越大的減速運(yùn)動。,簡諧運(yùn)動的加速度大小和方向都隨時(shí)間做周期性的變化，所以 簡諧運(yùn)動是變加速運(yùn)動,二.簡諧運(yùn)動的能量,簡諧運(yùn)動的能量與振幅有關(guān)，振幅越大，振動的能量越大,簡諧運(yùn)動中動能和勢能在發(fā)生相互轉(zhuǎn)化，但機(jī)械能的總量保持不變，即機(jī)械能守恒。,判斷物體是否做簡諧運(yùn)動的方法： （1）根據(jù)物體的振動圖像去判斷 （2）根據(jù)回復(fù)力的規(guī)律F=-kx去判斷,思考題： 豎直方向振動的彈簧振子所做的振動是簡諧運(yùn)動嗎？,證明: 豎直懸掛的彈簧振子做簡諧運(yùn)動,證明步驟： 1、找平衡位置 2、找回復(fù)力 3、找F=kx 4、找方向關(guān)系,證明:平衡狀態(tài)時(shí)有: mg=-kx0 當(dāng)向下拉動x長度時(shí)彈簧所受的 合外力為 F=-k(x+x0)+mg =-kx-kx0+mg =-kx (符合簡諧運(yùn)動的公式),A速度一定為正值，加速度一定為正值 B速度不一定為正值，但加速度一定為正值 C速度一定為負(fù)值，加速度一定為正值 D速度不一定為負(fù)值，加速度一定為負(fù)值,練習(xí)1:做簡諧運(yùn)動的物體，當(dāng)位移為負(fù)值時(shí)，以下說法正確的是 （ ）,B,2、在簡諧運(yùn)動中，振子每次經(jīng)過同一位置時(shí)，下列各組中描述振動的物理量總是相同的是 （ ） A速度、加速度、動能 B加速度、回復(fù)力和位移 C加速度、動能和位移 D位移、動能、回復(fù)力,BCD,A振子在振動過程中，速度相同時(shí)，彈簧的長度一定相等 B振子從最低點(diǎn)向平衡位置運(yùn)動過程中，彈簧彈力始終做負(fù)功 C振子在振動過程中的回復(fù)力由彈簧的彈力和振子的重力的合力提供 D振子在振動過程中，系統(tǒng)的機(jī)械能一定守恒,3、當(dāng)一彈簧振子在豎直方向上做簡諧運(yùn)動時(shí)，下列說法正確的（ ）,CD,A等于在平衡位置時(shí)振子的動能 B等于在最大位移時(shí)彈簧的彈性勢能 C等于任意時(shí)刻振子動能與彈簧彈性勢能之和 D位移越大振動能量也越大,4、關(guān)于彈簧振子做簡諧運(yùn)動時(shí)的能量，下列說法正確的有 （ ）,ABC,5如圖是質(zhì)點(diǎn)做簡諧振動的圖像，由此可知（ ） At=0時(shí)，質(zhì)點(diǎn)的位移、速度均為零 Bt=1s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)的位移為正向最大，速度為零，加速度為負(fù)向最大 Ct=2s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)的位移為零，速度為負(fù)向最大值，加速度為零 D質(zhì)點(diǎn)的振幅為5cm，周期為2s,BC,1.彈簧振子作簡諧運(yùn)動時(shí)，以下說法正確的是： A振子通過平衡位置時(shí)，回復(fù)力一定為零 B振子做減速運(yùn)動，加速度卻在增大 C振子向平衡位置運(yùn)動時(shí)，加速度方向與速度方向相反 D振子遠(yuǎn)離平衡位置運(yùn)動時(shí)，加速度方向與速度方向相反,ABD,ABD,能力提升：,3.一個(gè)彈簧振子在光滑的水平面上做簡諧運(yùn)動,其中有兩個(gè)時(shí)刻彈簧振子的彈力大小相等,但方向相反,則這兩個(gè)時(shí)刻振子的 A速度一定大小相等,方向相反 B加速度一定大小相等,方向相反 C位移一定大小相等,但方向不一定相反 D以上三項(xiàng)都不一定大小相等方向相反,B,能力提升：,