简谐振动(弹簧振子).ppt

11.3 11.3 简谐运动的回复力和能量简谐运动的回复力和能量 思考与讨论 OAB OABCD OABCD OABCD OABCD 物体做简谐运动时，所受的合力有什么特点？ OABCD OABCD OABCD OBCDA X X X X X X F F FF F F 一、简谐运动的回复力 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 1.定义: 2.特点: 按力的作用效果命名， 方向始终指向平衡位置 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 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 一、简谐运动的回复力 二、简谐运动中的各个物理量变化规律 X v F、a 动能 势能 AA-OOO-BB 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 OAB 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 二、简谐运动中的各个物理量变化规律 （1）当物体从最大位移处向平衡位置运动时， 由于v与a的方向一致，物体做加速度越来越小 的加速运动。 （2）当物体从平衡位置向最大位移处运动时 ，由于v与a的方向相反，物体做加速度越来越 大的减速运动。 简谐运动是变加速运动 简谐运动的能量与振幅有关，振幅越大， 振动的能量越大 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 试画出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 ABO 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 做简谐运动的物体，当位移为负值时，以下 说法正确的是 （ ） B 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 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 BCDBCD 课 堂 练 习 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（ ） CDCD 课 堂 练 习 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 关于弹簧振子做简谐运动时的能量，下列 说法正确的有 （ ） ABCABC 课 堂 练 习 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 如图是质点做简谐振动的图像，由此可知（ ） At=0时，质点的位移、速度均为零 Bt=1s时，质点的位移为正向最大，速度为零， 加速度为负向最大 Ct=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 BCBC 课 堂 练 习 弹簧振子作简谐运动时，以下说法正确的是 （ ） A振子通过平衡位置时，回复力一定为零 B振子做减速运动，加速度却在增大 C振子向平衡位置运动时，加速度方向与速度 方向相反 D振子远离平衡位置运动时，加速度方向与速 度方向相反 ABDABD 课 堂 练 习 如图所示，是一弹簧振子，设向右方向为 正，O为平衡位置，则（ ） AAO位移为负值，速度为正值 BOB时，位移为正值，加速度为负值 CBO时，位移为负值，速度为负值 DOA时，位移为负值，加速度为正值 ABO ABDABD 课 堂 练 习 一个弹簧振子在光滑的水平面上做简谐运动 ,其中有两个时刻弹簧振子的弹力大小相等,但方