多彩课堂高中物理 11.3《简谐运动的回复力和能量》课件 新人教版选修34.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 5 简谐运动的运动学特点 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 a t 0时 质点的位移 速度均为零b