高中物理 11.3《简谐运动的回复力和能量》课件 新人教版选修3-4.ppt

,第十一章：机械振动,第3节：简谐运动的回复力和能量,1.理解回复力的概念。2.会用动力学的方法，分析简谐运动中的位移、速度、回复力和加速度的变化规律。3.会用能量守恒的观点，分析水平弹簧振子中动能、势能、总能量的变化规律。,通过对弹簧振子所做简谐运动的分析，得到有关简谐运动的一般规律性的结论，使学生知道从个别到一般的思维方法。分析弹簧振子振动过程中能量的转化情况，提高学生分析和解决问题的能力。物体做简谐运动时的回复力和惯性之间关系的教学，使学生认识到回复力和惯性是矛盾的两个对立面，正是这一对立面能够使物体做简谐运动。简谐运动过程中能量的相互转化情况，对学生进行物质世界遵循对立统一规律观点的渗透。教学难点:通过课件让学生总结物体做简谐运动过程中位移、回复力、加速度、速度的变化。,O,A,B,（请点击小球）,物体做简谐运动时，所受的合力有什么特点？,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。,F=kx（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。,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,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,向右最大,向右增大,向右减小,向右增大,向右减小,向左增大,向左最大,增大,最大,减小,最大,减小,增大,最大,O,A,B,二、简谐运动中的各个物理量变化规律,0,0,0,0,0,0,0,简谐运动的加速度大小和方向都随时间做周期性的变化，所以简谐运动是变速运动。,（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。,试画出物体在做简谐运动时的Ek-t和Ep-t及E-t图象,机械能,势能,动能,A,B,O,三、简谐运动的能量,竖直方向振动的弹簧振子所做的振动是简谐运动吗？,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,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,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.如图所示，一质点做简谐振动，由此可知（）At=0时，质点的位移、速度均为零