简谐运动的回复力和能量46233.ppt

1、描述简谐运动的物理量振幅：描述振动强弱；周期和频率：描述振动快慢;相位：描述振动步调.2、简谐运动的表达式：,复习回顾,第三节简谐运动的回复力和能量,思考与讨论,O,A,B,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。,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,1.定义:,2.特点:,按力的作用效果命名，方向始终指向平衡位置,使振子回到平衡位置的力,3、回复力来源：,振动方向上的合外力,一、简谐运动的回复力,4.公式:,“-”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.,(1)大小:,一、简谐运动的回复力,(2)方向:总是指向平衡位置.,物体做简谐运动的条件是什么？,思考与讨论：,简谐运动是什么性质的运动？,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。,5.简谐运动的动力学特点（条件）,F回=kx,6.简谐运动的运动学特点,（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。,简谐运动是变加速运动,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,分析总结：结合下图完成下表,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。,二、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,简谐运动的能量由劲度系数和振幅决定.劲度系数越大,振动的能量越大；振幅越大，振动的能量越大.,竖直方向振动的弹簧振子所做的振动是简谐运动吗？,思考题：,例1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2、找回复力3、找F=kx4、找方向关系,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),例2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,小结,1、回复力：使振动物体回到平衡位置的力.,2、简谐运动回复力的特点：如果质点所受的回复力与它d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。,3、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.,1:做简谐运动的物体，当位移为负值时，以下说法正确的是（）,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,B,课堂练习,2、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,3、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,4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,例2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0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