高中物理-简谐运动的回复力和能量PPT课件

.,1,11.3简谐运动的回复力和能量,.,2,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？,.,3,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。,.,4,O,A,B,物体做简谐运动时，所受的合力有什么特点？,.,5,即:公式为,“-”表示回复力方向始终与位移方向相反。,(胡克定律),k-弹簧的劲度系数(常量),x-振子离开平衡位置的位移,简称位移,方向总是背离平衡位置.,大小:,一、简谐运动的回复力,合力,.,6,简谐运动的定义：如果质点所受的力与它偏离平衡位置的位移大小成正比，并且总是指向平衡位置,质点的运动就是简谐运动.即回复力满足F=-KX的运动就是简谐运动,注意：对一般的简谐运动，由于回复力不一定是弹簧的弹力，所以K不一定是劲度系数而是回复力与位移的比例系数,一、简谐运动的回复力,.,7,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？,.,8,证明:竖直悬挂的弹簧振子做简谐运动,证明步骤：1.找平衡位置0;2.找回复力F;3.找F、x大小关系;4.找F、x方向关系.,.,9,证明:平衡状态时有:mg=kx0当向下拉动x长度时弹簧所受的合外力为F=-k(x+x0)+mg=-kx-kx0+mg=-kx(符合简谐运动的公式),.,10,注意：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,练习：证明漂浮在水面的木块做简谐振动（已知水，木，木块的横截面积S）,.,11,二、简谐运动中各个物理量变化规律,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。,.,12,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,向左,变小,向右,变小,向右,变大,最大,向右,0,0,向右,变大,向左,变大,向右,变小,.,13,1、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,二、简谐运动中的各个物理量变化规律,2、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。,3、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。,简谐运动是变加速运动,.,14,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,.,15,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,.,16,2、简谐运动的能量与振幅有关，振幅越大，振动的能量越大,1、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,.,17,1.如图所示，是一弹簧振子，设向右方向为正，O为平衡位置，则（）AAO位移为负值，速度为正值BOB时，位移为正值，加速度为负值CBO时，位移为负值，速度为负值DOA时，位移为负值，加速度为正值,ABD,课堂练习,.,18,2.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,.,19,3.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,.,20,4.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,.,21,5.如图是质点做简谐振动的图像，由此可知（）At=0时，质点的位移、速度均为零Bt=1s时，质点的位移为正向最大，速度为零，加速度为负向最大Ct=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,.,22,6.一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,方向相反C位移一定大小相等,但方向不一定相反D以上三项都不一定大小相等方向相反,B,.,23,7.弹簧振子在做简谐运动时（）A.加速度大小和位移大小成正比，方向相反B.加速度大小和位移大小成正比，方向相同C.速度和位移大小成正比，方向相同D.速度和位移大小成正比，方向相反,A,.,24,例1、如图，轻弹簧的劲度系数k=39.2N/m，物体A的质量mA=0.1kg,物体B的质mB=0.2kg，两物块间接触水平，最大静摩擦F=1.96N，为使两物体在光滑水平面上一起做简谐运动，它们之间不发生相对滑动，振动的最大振幅应为多大,能力提升,.,25,课堂小结：一、回复力振子在质点方向