简谐运动的恢复力和能量课件

1、新课标高中物理选修34 第十一章第十一章 机械振动机械振动 我们学过哪些运动及其受力如何？我们学过哪些运动及其受力如何？直线和曲线直线和曲线导入新课导入新课弹簧振子为什么会做往复运弹簧振子为什么会做往复运动呢？动呢？ 振子偏离平衡位置，由于弹簧对它有指向平振子偏离平衡位置，由于弹簧对它有指向平衡位置的力而使振子返回平衡位置。振子到达平衡位置的力而使振子返回平衡位置。振子到达平衡位置时，由于惯性继续运动。振子再次偏离平衡位置时，由于惯性继续运动。振子再次偏离平衡位置，由于弹簧对它又有指向平衡位置的力而衡位置，由于弹簧对它又有指向平衡位置的力而使振子返回平衡位置。使振子返回平衡位置。振动形成原因：

2、振动形成原因： 弹簧的弹力总有使振子返回平衡位置的作用弹簧的弹力总有使振子返回平衡位置的作用 效果，具有这种作用效果的力叫做回复力效果，具有这种作用效果的力叫做回复力一、简谐运动的回复力一、简谐运动的回复力 1、回复力、回复力（2 2）回复力：是按作用效果命名的力，受力分析时不）回复力：是按作用效果命名的力，受力分析时不能出现。如：向心力。能出现。如：向心力。（3 3）提供回复力的可以是某个力，也可以是某个力）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。的分力，还可以是几个力的合力。（1）定义：由于力的方向总是指向平衡位置，它的作用）定义：由于力的方向总是指向平衡位

3、置，它的作用总是总是把物体拉回到平衡位置，所以把这个力称为回复力。把物体拉回到平衡位置，所以把这个力称为回复力。弹弹振子振动时，回复力与哪些因素有关？O OA AB BO OA AB BC CD DO OA AB BC CD DO OA AB BC CD DO OA AB BC CD DO OA AB BC CD DO OA AB BC CD DO OA AB BC CD DO OB BC CD DA AXXXXXXFFFFFFO OB BA AO OB BA AO OB B（1）什么是位移？）什么是位移？（2）弹簧振子的振动位移如何表述？）弹簧振子的振动位移如何表述？（3）弹簧振子的位移怎么

4、表示？）弹簧振子的位移怎么表示？思考与讨论思考与讨论 弹簧振子振动时，所受的合力方向与弹簧振子振动时，所受的合力方向与 位移方向有什么关系？位移方向有什么关系？合外力方向与位移方向始终相反合外力方向与位移方向始终相反弹簧振子振动时，所受的合力大小与位移大小的关系？弹簧振子振动时，所受的合力大小与位移大小的关系？（3）弹簧振子的回复力和位移的大小关系是什么？思考与讨论思考与讨论 （1）根据回复力的定义可知：弹簧振子振动过程中的 回复力是弹簧的弹力，那么弹力大小是多少？（2）上式弹簧的形变量 x 和弹簧振子振动位移的大小 是否相同？根据胡克定律：F = kx 二、弹簧振子振动的回复力与位移的关系二

5、、弹簧振子振动的回复力与位移的关系F= - k x 回复力回复力劲度系数劲度系数位移位移（1 1）定义：如果质点所受的合外力与它偏离平衡位）定义：如果质点所受的合外力与它偏离平衡位置的位移的大小成正比，并且总指向平衡位置，质点置的位移的大小成正比，并且总指向平衡位置，质点的运动就是简谐运动。的运动就是简谐运动。3、 简谐运动：简谐运动：F= kx回复力回复力位移位移比例系数比例系数（“”表示回复力与位移的方向相反）表示回复力与位移的方向相反）（2）数学表达式：）数学表达式：简谐运动的加速度和位移的关系简谐运动的加速度和位移的关系是什么？是什么？加速加速度度mkxmFa（1）简谐运动的加速度大小

6、跟位移成正比，方向始终）简谐运动的加速度大小跟位移成正比，方向始终和位移方向相反。和位移方向相反。（2）加速度随位移的变化而变化，所以简谐运动是一）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直线运动。种非匀变速直线运动。请请你你证证明！明！证明证明:平衡状态时有: mg=-kxmg=-kx0 0当向下拉动当向下拉动x x长度时弹簧所受的长度时弹簧所受的合外力为合外力为 F = -k(x+xF = -k(x+x0 0)-mg)-mg =-kx =-kx-kx-kx0 0-mg-mg =-kx =-kx( (符合简谐运动的公式符合简谐运动的公式) )三、简谐运动的能量三、简谐运动的能量位

7、置位置A AA AO OO OOBOBB B位移位移大小大小速度速度大小大小回复力回复力大小大小动能动能势能势能总能总能最大最大最大最大0最大最大不变不变0不变不变不变不变不变不变不变不变最大最大最大最大最大最大00000最大最大最大最大简谐运动的能量简谐运动的能量 简谐运动的能量与振幅有关，简谐运动的能量与振幅有关，振幅越大，振动的能量越大振幅越大，振动的能量越大 简谐运动中动能和势能在发简谐运动中动能和势能在发生相互转化，但机械能的总量生相互转化，但机械能的总量保持不变，即保持不变，即机械能守恒机械能守恒。 一、简谐运动的回复力一、简谐运动的回复力F=-kx1.回复力回复力:振动物体受到的总是指向平衡位置的力振动物体受到的总是指向平衡位置的力. .是物体在振动方向上的合外力是物体在振动方向上的合外力.mkxa二二. .简谐运动的能量简