人教版34 第十一章 3 简谐运动的回复力和能量 课件（20张）.pptx

第3课时简谐运动的回复力和能量 研究选考 把握考情 知识点一简谐运动的回复力 基础梳理 1 简谐运动的动力学定义 如果 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 回复力 由于力的方向总是指向 它的作用总是要把物体拉回到 所以通常把这个力称为回复力 3 简谐运动的回复力与位移的关系 f 式中k是 质点 正比 平衡位置 平衡位置 平衡位置 kx 比例系数 1 对回复力的理解 1 回复力是指将振动物体拉回到平衡位置的力 它可以是物体所受的合外力 也可以是一个力或某一个力的分力 而不是一种新的性质力 2 简谐运动的回复力 f kx k是比例系数 并非弹簧的劲度系数 水平弹簧振子中k为弹簧的劲度系数 其值由振动系统决定 与振幅无关 号表示回复力的方向与偏离平衡位置的位移的方向相反 x是指物体对平衡位置的位移 不一定是弹簧的伸长量或压缩量 回复力的作用总是把物体拉向平衡位置 要点精讲 2 简谐运动的加速度 例1 如图1所示 弹簧振子在光滑水平杆上的a b之间做往复运动 下列说法正确的是 a 弹簧振子运动过程中受重力 支持力和弹簧弹力的作用b 弹簧振子运动过程中受重力 支持力 弹簧弹力和回复力的作用c 振子由a向o运动过程中 回复力逐渐增大d 振子由o向b运动过程中 回复力的方向指向平衡位置 图1 解析回复力是根据效果命名的力 不是做简谐运动的物体受到的具体的力 它是由物体受到的具体的力所提供的 在此情景中弹簧的弹力充当回复力 故a正确 b错误 回复力与位移的大小成正比 由a向o运动过程中位移的大小在减小 故此过程回复力逐渐减小 c错误 回复力总是指向平衡位置 故d正确 答案ad 知识点二简谐运动的能量 1 如果摩擦力等阻力造成的损耗可以忽略 在弹簧振子运动的任意位置 系统的动能与势能之和都是 的 2 简谐运动是一种 的模型 3 简谐运动的机械能由振幅决定对同一振动系统来说 振幅越大 振动的能量越大 如果没有能量损耗 振幅保持不变 它将永不停息地振动下去 因此简谐运动又称等幅振动 基础梳理 一定 理想化 即学即练 如图2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 图2 1 简谐运动的能量取决于 物体振动时动能和 能相互转化 总机械能 2 振子在振动过程中 下列说法中正确是 a 振子在平衡位置 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 3 若振子运动到b处时将一质量为m的物体放到m的上面 m与m无相对滑动而一起运动 下列说法正确的是 a 振幅不变b 振幅减小c 最大动能不变d 最大动能减小 解析 1 简谐运动的能量取决于振幅 物体振动时动能和弹性势能相互转化 总机械能守恒 2 振子在平衡位置两侧往复运动 在最大位移处速度为零 动能为零 此时弹簧的形变最大 势能最大 所以b正确 在任意时刻只有弹簧的弹力做功 所以机械能守恒 d正确 到平衡位置处速度达到最大 动能最大 势能最小 所以a正确 振幅的大小与振子的位置无关 所以c错误 3 振子运动到b点时速度恰为零 此时放上m 系统的总能量即为此时弹簧储存的弹性势能 由于简谐运动中机械能守恒 所以振幅保持不变 因此选项a正确 b错误 由于机械能守恒 最大动能不变 所以选项c正确 d错误 答案 1 振幅弹性势守恒 2 abd 3 ac 知识点三简谐运动中各物理量的变化情况 如图3所示的弹簧振子 要点精讲 图3 例2 如图4所示是某一质点做简谐运动的图象 下列说法正确的是 a 在第1s内 质点速度逐渐增大b 在第1s内 质点加速度逐渐增大c 在第1s内 质点的回复力逐渐增大d 在第4s内 质点的动能逐渐增大 势能逐渐减小 机械能保持不变 图4 解析在第1s内 质点由平衡位置向正向最大位移处运动 速度减小 位移增大 回复力和加速度都增大 在第4s内 质点由负向最大位移处向平衡位置运动 速度增大 位移减小 动能增大 势能减小 但机械能守恒 答案bcd 1 公路上匀速行驶的货车受到扰动 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t 0 其振动图象如图5所示 则 图5 答案c 2 沿水平方向振动的弹簧振子在做简谐运动的过程中 下列说法正确的是 a 在平衡位置 它的机械能最大b 在最大位移处 它的弹性势能最大c 从平衡位置向最大位移处运动过程中 它的弹性势能减小d 从最大位移处向平衡位置运动的过程中 它的机械能减小解析弹簧振子在振动过程中机械能守恒 故a d错误 位移越大 弹簧的形变量越大 弹性势能越大 故b正确 c错误 答案b 3 把一个小球套在光滑细杆上 球与轻弹簧相连组成弹簧振子 小球沿杆在水平方向做简谐运动 它围绕平衡位置o在a b间振动 如图6所示 下列结论正确的是 a 小球在o位置时 动能最大 加速度最小b 小球在a b位置时 动能最大 加速度最大c 小球从a经o到b的过程中 回复力一直做正功d 小球从b到o的过程中 振动的能量不断增加解析小球在平衡位置时动能最大 加速度为零 因此a选项正确 小球靠近平衡位置时 回复力做正功 远离平衡位置时 回复力做负功 振动过程中总能量不变 因此选项b c d错误 答案a 图6 4 如图7为一水平弹簧振子的振动图象 由图可知 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 振子的动能最大 所受的弹力最小d 在t4时刻