人教版选修34 11.3简谐运动的回复力和能量 课件（40张).ppt

我们学过哪些运动及其受力如何 直线和曲线 f合的方向与速度在一条直线上 f合的方向与速度方向有一夹角 f合的方向与速度方向始终垂直 说明 物体的运动跟它的受力有关 振动的受力有何特点呢 第三节简谐运动的回复力和能量 1 理解回复力的概念 2 理解简谐运动中位移 速度 回复力和加速度的变化规律 3 理解水平弹簧振子中动能 势能及总能量的变化规律 知识与能力 1 会分析简谐运动中位移 速度 回复力和加速度的变化规律 2 会分析水平弹簧振子中动能 势能及总能量的变化规律 过程与方法 1 通过对受力和能量转化的研究来提高学生的分析能力 2 培养热爱生活的情趣 热爱生活 研究生活 情感 态度与价值观 用动力学及能量观点来分析简谐运动 对回复力的理解及振动形成原因的认识 重点 难点 3 简谐运动的能量 1 简谐运动的回复力 2 简谐运动中的各个物理量变化规律 1 简谐运动的回复力 观察弹簧振子的运动弹簧振子为什么这样运动 想一想 振子到达平衡位置时 由于惯性继续运动 振子离开平衡位置 由于弹簧对它有指向平衡位置的力而作加速或减速运动 振动形成原因 1 回复力 物体所受的力方向总是指向平衡位置 使物体回到平衡位置的力 一 简谐运动的回复力 怎样理解回复力这个概念 回复力是产生振动的必要条件 提供回复力的可以是某个力 也可以是某个力的分力 还可以是几个力的合力 2 振动的位移 x 方向由平衡位置起背离平衡位置 回复力的方向与振子的位移方向始终相反 水平方向弹簧振子回复力f和位移x的关系 物体在跟偏离平衡位置的位移大小成正比 并且总指向平衡位置的回复力作用下振动 3 简谐运动 表示回复力与位移的方向相反 音叉的振动可以看成是简谐运动 在劲度系数为k 原长为l0的固定于一点的弹簧下端挂一质量为m的小物块 释放后小物块做上下振动 此时弹簧没有超出弹性限度 小木块的振动是简谐运动吗 如图所示 振子的平衡位置为o 向下方向为正方向 此时弹簧的形变为x0 根据胡克定律及平衡条件有mg kx0 0当振子向下偏离平衡位置为x时 回复力 即合外力 为 f mg k x0 x 两式联立可以得f kx 物体振动时的回复力符合简谐运动的条件 即竖直方向的弹簧振子是简谐运动 判断是否做简谐运动的依据 归纳 简谐运动的运动规律 加速度 加速度随位移的变化而变化 所以简谐运动是一种非匀变速运动 2 简谐运动中各个物理量变化规律 速度 简谐运动是变加速运动 在平衡位置处速度最大 在最大位移处速度为零 速度的变化也具有周期性 二 简谐运动中各个物理量变化规律 请观看弹簧振子的振动 hkjk 最大 最大 向右 向左 向右 变小 向左 变小 向左 变大 最大 向左 0 0 0 向左 变大 最大 向左 向右 向右 变大 最大 向左 变小 0 作简谐运动的物体 当它每次经过同一位置时 一定相同的物理量是 a 速度b 位移c 回复力d 加速度 bcd 思考 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 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 o a b 三 简谐运动的能量 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 简谐运动是一种理想化模型 3 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 机械能 势能 动能 a b o 1 回复力 方向总是指向平衡位置 使物体回到平衡位置的力 2 振动的位移 x 方向由平衡位置起背离平衡位置 3 简谐运动 物体在跟偏离平衡位置的位移大小成正比 并且总指向平衡位置的回复力作用下振动 4 简谐运动中的各个物理量变化规律 vaxekep都随物体的振动做周期性的变化 5 简谐运动中机械能守恒 1 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 2 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 3 如图所示 某一时刻弹簧振子的小球运动到平衡位置右侧 距平衡位置o点3cm处的b点 已知小球的质量为1kg 小球离开平衡位置的最大距离为5cm 弹簧的劲度系数为200n m 求 1 最大回复力的大小是多少 2 在b点时小球受到的回复力的大小和方向 3 此时小球的加速度大小和方向 解 1 最大回复力f kx 200 0 05n 10n 2 在b点的回复力大小为fb kx1 200 0 03n 6n方向由b指向o 3 根据牛顿第二定律可得 6 4 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 5 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 6 如图是质点做简谐振动的图像 由此可知 a t 0时 质点的位移 速度均为零b t 1s时 质点的位移为正向最大 速度为零 加速度为负向最大c t 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 bc 7 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 但方向相反 则这两个时刻振子的 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