辽宁省丹东宽甸县第一中学高中物理 11.3 简谐运动的回复力与能量学案（无答案）新人教版选修34.doc

11.3 简谐运动的回复力与能量学习目标：1.知道恢复力的概念，了解它的来源。 2.理解从力的角度定义的简谐运动 3.掌握简谐运动中位移 回复力 加速度 速度 能量等物理量的变化规律。 4.知道简谐运动中机械能守恒，能量大小与振幅有关。重点：简谐运动的回复力特征难点：分析回复力的来源【自主预习】1简谐运动的回复力(1)定义： (2)效果：(3)方向： (4)表达式：f=-kx即回复力与物体的位移大小成 ，“-”表明同复力与位移方向始终 ，k是一个常数，由简谐运动系统决定(5)简谐运动的动力学定义：如果质点所受的力与它偏离平衡位置位移的大小成 ，并且总是指向 ，质点的运动就是简谐运动2简谐运动的能量(1)振动系统的状态与能量的关系：一般指振动系统的机械能振动的过程就是动能和势能互相转化的过程 在最大位移处， 最大， 为零； 在平衡位置处， 最大， 最小； 在简谐运动中，振动系统的机械能 (选填“守恒”或“减小”)，因此简谐运动是一种理想化的模型(2)决定能量大小的因素振动系统的机械能跟 有关越大，机械能就越大，振动越强对于一个确定的简谐运动是 (选填“等幅”或“减幅”)振动【典型例题】 一、对简谐运动的理解【例1】一质量为m的小球，通过一根轻质弹簧悬挂在天花板上，如图1132所示。(1)小球在振动过程中的回复力实际上是_；(2)该小球的振动_(填“是”或“否”)为简谐运动；(3)在振子向平衡位置运动的过程中()a振子所受的回复力逐渐增大b振子的位移逐渐增大c振子的速度逐渐减小d振子的加速度逐渐减小二、简谐运动的对称性【例2】如图1135所示，弹簧下面挂一质量为m的物体，物体在竖直方向上做振幅为a的简谐运动，当物体振动到最高点时，弹簧正好为原长。则物体在振动过程中()a物体在最低点时的弹力大小应为2mgb弹簧的弹性势能和物体的动能总和保持不变c弹簧最大弹性势能等于2mgad物体的最大动能应等于mga三、简谐运动的能量【例3】弹簧振子做简谐运动，下列说法中正确的是()a振子在平衡位置时，动能最大，势能最小b振子在最大位移处，势能最大，动能最小c振子在向平衡位置运动时，由于振子振幅减小，故总机械能减小d在任意时刻，动能与势能之和保持不变【例4】.如图32所示，一弹簧振子在a、b间做简谐运动，平衡位置为o，已知振子的质量为m，若振子运动到b处时将一质量为m的物体放到m的上面，且m和m无相对运动而一起运动，下述正确的是()a振幅不变b振幅减小c最大动能不变 d最大动能减少【课后练习】1、做简谐运动的质点通过平衡位置时，具有最大值的物理量是_。a加速度 b速度 c位移 d动能 回复力 势能2、做简谐运动的物体，当位移为负值时，以下说法正确的是 （ ）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，下列说法正确的是 （ ）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 （ ）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31所示为一水平弹簧振子的振动图象，由此可知()a在t1时刻，振子的动能最大，所受的弹力最大b在t2时刻，振子的动能最大，所受的弹力最小c在t3时刻，振子的动能量大，所受的弹力最小d在t4时刻，振子的动能最大，所受的弹力最大6公路上匀速行驶的货车受一扰动，车上货物随车厢底板上下振动但不脱离底板。一段时间内货物在竖直方向的振动可视为简谐运动，周期为t。取竖直向上为正方向，以某时刻作为计时起点，即t0，其振动图象如图35所示，则()att时，货物对车厢底板的压力最大btt时，货物对车厢底板的压力最小ctt时，货物对车厢底板的压力最大dtt时，货物对车厢底板的压力最小 7如图36所示，竖直轻弹簧下端固定在水平面上，上端连一质量为m的物块a，a的上面置一质量为m的物块b，系统可在竖直方向做简谐运动，则() a当振动到最低点时，b对a的压力最大b当振动到最高点时，b对a的压力最小c当向上振动经过平衡位置时，b对a的压力最大d当向下振动经过平衡位置时，b对a的压力最大8如图37所示，物体a置于物体b上，一轻质弹簧一端固定，另一端与b相连，在弹性限度范围内，a和b一起在光滑水平面上做往复运动(不计空气阻力)，并保持相对静止。则下