云南省峨山彝族自治县高中物理 第十一章 机械振动 11.3 简谐运动的回复力和能量课件 新人教版选修34.ppt

第3节 简谐运动的回复力和能量 问题一 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 问题二 物体的运动跟它的受力有关 振动的受力有何特点呢 f合的方向与速度在一条直线上 观察弹簧振子的运动 弹簧振子为什么这样运动 想一想 o a b 请点击小球 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 1 回复力是产生振动的必要条件 2 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 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 想一想 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 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 做简谐运动的物体 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 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 简谐运动属于下列哪一种运动 a 匀加速运动b 匀减速运动c 匀速直线运动d 非匀变速运动 d 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 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 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