第1节简谐运动.ppt

人教版高中物理选修3-4第一章第三节,学校：辽宁省营口开发区第一高级中学授课教师：滕慧慧,简谐运动的回复力和能量,11.3简谐运动的回复力和能量,观察弹簧振子的运动,想一想,分析讨论：振动产生的原因是什么呢？,O,A,B,物体做简谐运动时，所受的合力有什么特点？,1.定义：总是指向平衡位置，使物体回到平衡位置的力。2特点：是按力的作用效果命名。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3.回复力来源：振动方向上的合外力,一、简谐运动的回复力,回复力来源：,回复力不一定是弹力，可以是几个力的合力。也可以是某个力，还可以是某个力的分力。,即:回复力的公式为,“-”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,弹簧振子的回复力,4.简谐运动（动力学定义）：如果质点所受的力与它偏离平衡位置位移的大小成正比，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,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？,判断物体是否做简谐运动的方法：,F-x满足F=-kx的形式,证明：竖直方向的轻弹簧悬挂一个小球，该振动是一种简谐运动。,提示：1.找平衡位置；2.寻找回复力来源；3.推导是否满足F回=-kx,规定向下为正方向,平衡位置:,振子在C点受到的弹力为:,振子受的回复力,模拟弹簧振子振动实验,B,B,二、简谐运动中各个物理量的变化规律,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,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、简谐运动中各个物理量的变化规律,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。,简谐运动是变加速运动,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。,总结：做简谐运动的物体，在通过对称于平衡位置的AB两个位置时，相对应的各个各个物理量具有怎样的关系？,1.位移大小，方向2.速度大小，方向相同，也相反；3.加速度大小，方向4.从平衡位置到达这两个，或从这两个点直接到达平衡位置的时间,归纳总结,二、简谐运动中各个物理量的变化规律,相等,相等,相反,可能,可能,相反,相等,相等,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,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,1、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（）,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,CD,2、关于弹簧振子做简谐运动时的能量，下列说法正确的有（）,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,ABC,3、如图弹簧振子在BC间作简谐运动，为平衡位置