2.3简谐运动的回复力和能量课件高二上学期物理人教版选择性

第二章

机械振动第3节

简谐运动的回复力和能量

目录主题(二)能量主题(一)回复力第3节简谐运动的回复力和能量主题(三)简谐三大特征新课引入：简谐运动为什么会以某一点为中心往复？OABCDOABCDOABCDOABCDOABCDOABCDOABCDOBCDAxxxxxxFFFFFF所受的合力总是指向平衡位置新课引入：简谐运动为什么会以某一点为中心往复？vmvm人生哲理：一个总跟你行动作对的人会让你来来回回原地踏步惯性+回复力。第一部分回复力1.定义:一、回复力注意:各种性质力的合力或分力提供使物体回到平衡位置的力。F回是按力的效果命名。弹簧振子单摆2.来源:【典例1】(多选)

如图所示，弹簧振子B上放一个物块A，在A与B一起做简谐运动的过程中，关于物块A受力的说法中正确的是(

)A．物块A受重力、支持力及弹簧对它的恒定的弹力B．物块A受重力、支持力及弹簧对它的大小和方向

都随时间变化的弹力C．物块A做简谐振动的回复力是B对它的摩擦力D．物块A受重力、支持力及B对它的大小和方向都

随时间变化的摩擦力CD3.大小:F回=-kx一、回复力1.定义:使物体回到平衡位置的力。

总指向平衡位置.各种性质力的合力或分力提供2.来源:4.方向:5.判定简谐运动:3.大小:F回=-kx一、回复力1.定义:使物体回到平衡位置的力。

总指向平衡位置.各种性质力的合力或分力提供2.来源:4.方向:5.判定简谐运动:①x-t图像为正弦曲线②F-x满足F=-kx的形式

解(1)O点：

A=OP

BCDXvF、aAA-OOO-BB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00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OAB动能势能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。思考：分析总结，结合下图完成下表能量第二部分2.决定因素:1.种类:二、能量动能和势能弹簧振子单摆OAB劲度系数和振幅3.图像:OABtE0ABo机械能二、能量2.决定因素:1.种类:动能和势能劲度系数和振幅3.图像:势能动能OAB能量变化的周期为简谐运动周期的一半T【典例4】一弹簧振子振幅为A，从最大位移处经过时间t0第一次到达平衡位置，若振子从最大位移处经过t0/3时的加速度大小和动能分别为a1和E1，若振子从最大位移处经过路程为A/3时加速度大小和动能分别为a2和E2，则a1、a2和E1、E2的大小关系为(

)A．a1＞a2，E1＞E2

B．a1＜a2，E1＞E2C．a1＜a2，E1＜E2

D．a1＞a2，E1＜E2DOAB【典例5】（多选）如图所示是一个弹簧振子在0～0.4s时间内做简谐运动的图像，由图像可知(

)A．在0.25～0.3s时间内，振子受到的回复力越来越小B．t＝0.15s时刻与t＝0.25s，振子的速度相等C．t＝0.7s时，振子速度最大D．振子的动能和势能相互转化的周期为0.2sBDA:a、F、x瞬时对应B:关于平衡位置具有对称性C:振子运动具有周期性D:振子运动具有周期性简谐三大特征第二部分1.瞬时性:2.对称性:3.周期性:(1)若t2－t1＝nT，则t1、t2两时刻振动物体在同一位置，运动情况完全相同。(2)若t2-t1＝nT+T/2，则t1、t2两时刻描述运动的物理量(x、F、a、v)大小均相等、方向相反(或均为零)。三、简谐三大特征a、F、x瞬时对应(2)关于平衡位置对称的两段距离：运动时间相等。(1)平衡位置对称的两点，x、a(F回)大小相等，v大小相等，EK相等，EP相等；xF(a)P/P[典例体验]

BC【典例6】(变式)如图所示，弹簧下端挂一质量为m的物体，物体在竖直方向上做振幅为A的简谐运动，当物体振动到最高点时，弹簧正好为原长，物体从最高点回到最高点所用时间为2s，则物体在振动过程中(

)A．物体在最低点时所受的弹力大小应为2mgB．弹簧的弹性势能和物体的动能之和不变C．弹簧的最大弹性势能等于mgAD．物体的最大动能应等于mgAA【典例7】一个做简谐运动的质点，先后以同样的速度通过相距10cm的A、B两点，历时0.5s(如图所示)。过B点后再经过t＝0.5s质点以大小相等、方向相反的速度再次通过B点，则质点振动的周期是(

)A．0.5s

B．1.0sC．2.0s D．4.0sC

【典例8】(多选)公路上匀速行驶的货车受一扰动，车上货物随车厢底板上下振动但不脱离底板。一段时间内货物在竖直方向的振动可视为简谐运动，周期为T。取竖直向上为正方向，以某时刻为计时起点，其振动图像如图所示，则(

)A．t＝T/4时，货物对车厢底板的压力最大B．t＝T/2时，货物对车厢底板的压力最小C．t＝3T/4时，货物对车厢底板的压力最大D．t＝T/4时，货物对车厢底板的压力最小CD

【典例9】小王在湖边欲乘游船，当日风浪较大，游船上下浮动。若把游船浮动简化成竖直方向的简谐运动，则其振幅为20cm，周期为3.0s。当船上升到最高点时，甲板刚好与码头地面平齐。在地面与甲板的高度差不超过10cm时，游客能舒服地登船。求在一个周期内，小王能舒服地登船的时间是（

）A.1SB.2SC.3SD.4SA

总结提升第六部分课堂小结一、回复力二、能量1.定义:2.来源:1.种类:2.决定因素:3.周期性:2.对称性:1.瞬时性:三、简谐的三大特征3.大小:4.方向:3.图像:【练习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【练习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课堂练习【练习3】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课堂练习【练习4】图1为水平方向的弹簧，一端固定，另一端栓结一个小球，在水平横杆上运动，摩擦均不计，弹簧原长位置为B点，A和C为左右两边的运动最远点，以B点为坐标原点，该运动位移-时间图像如图2，则（）A．AC距离为5cm B．从A到C的时间为6秒C．从B到C做匀减速运动 D．从C到B弹性势能转化为动能D课堂练习

C课堂练习【练习6】两个弹簧振子甲、乙沿水平方向放置，取向右为正方向，其振动图像如图所示，以下说法正确的是（）A．两弹簧振子具有相同的相位B．甲的振幅比乙大，所以甲的能量比乙大C．t=2s时甲具有负向最大速度，乙具有正向最大位移D．甲、乙两弹簧振子加速度最大值之比一定为2:1C课堂练习【练习6】将弹簧一端固定在铁架台的支架上，另一端和相连。将由静止状态竖直下拉一段距离后释放。内置的加速度传感器记录下上下振动时加速度与时间的关系（取竖直向下为加速度的正方向），如图所示。则（）A．a、b对应时刻，的速度相同B．a、c对应时刻，振动的回复力相同C．