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(1)-1

第二章

机械振动第3节

简谐运动的回复力和能量宜阳一高高二物理组温故知新如果物体的振动图象（x—t图象）是一条正弦曲线，这样的振动叫做简谐运动。其振动过程关于平衡位置对称，是一种往复运动．CBO规定向右为正方向思考1:小球为什么会做往复运动?存在力和惯性思考2:小球的受力满足什么特点才会做这种运动呢？OABCDOABCDOABCD1.在平衡位置处，振动方向合力为零速度不为零，由于惯性能够继续运动2.偏离平衡位置处，总有一个指向平衡位置的合力作用FNmgFNmgFNmgFF课堂引入1.定义:使物体在平衡位置附近做往复运动的力回复力是按力的作用效果命名的2.来源：回复力可以是弹力,也可以是其它力(包括摩擦力);可以是某一个力，或几个力的合力,或者某个力的分力.一、简谐运动的回复力3.大小:

F=-kx“-”表示回复力方向始终与位移方向相反.4.方向:

总是指向平衡位置.CBO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。5.简谐运动的定义的另一种表述：如果物体在运动方向上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。一、简谐运动的回复力即回复力满足F=-kx的运动就是简谐运动。6.判断物体是否做简谐运动的两种方法1.x-t图像为正弦曲线2.F-x

满足

F=-kx的形式常用步骤：（1）找平衡位置（2）找回复力（3）找F=-kx一、简谐运动的回复力F=-kx例、如图，一弹簧上端固定，劲度系数为k，另一端挂一质量为m的小球，平衡位置时弹簧的形变量为x0，释放后小球做上下运动，弹簧此时没有超出弹性限度，小球的运动是简谐运动吗？其回复力是谁提供的？证明：(1)平衡位置时弹簧的形变量为x0，

则mg=kx0

(2)当小球向下运动到离平衡位置的距离是x时，

回复力：F=mg-k(x0+x)(3)得F=-kx，即小球的运动是简谐运动。重力和弹力的合力提供回复力一、简谐运动的回复力x0o练习1.把倾角为θ的光滑斜面上的小球沿斜面拉下一段距离，然后松开。假设空气阻力可忽略不计，试证明小球的运动是简谐运动。

AB练习2:

如图所示,物体A置于物体B上,一轻弹簧一端固定,另一端与B相连,在弹性限度范围内,A和B在光滑水平面上往复运动(不计空气阻力),并保持相对静止.则下列说法正确的是()

A.A和B均做简谐运动

B.作用在A上的静摩擦力大小与弹簧的形变量成正比

C.B对A的静摩擦力对A做功,而A对B的静摩擦力对B不做功

D.B对A的静摩擦力始终对A做正功,而A对B的静摩擦力对B做负功GNfBA对A､B整体kx=(mA+mB)a对A：f=mAafBA远离平衡位置时对A做负功，靠近时做正功fAB远离平衡位置时对B做正功，靠近时做负功CBO规定向右为正方向弹簧振子的能量变化具有什么规律呢？小球的速度在不断变化动能在变化；弹簧的伸长量或压缩量在不断变化势能也在变化。二、简谐运动的能量OQP位置QQ→OOO→PP位移的大小速度的大小动能弹性势能机械能最大↓0↑最大0↑最大↓00↑最大↓0最大↓0↑最大不变不变不变不变不变OQP二、简谐运动的能量简谐运动中各个物理量的变化规律（小组合作完成，5分钟）1.简谐运动中动能和势能相互转化，但机械能总量不变，即机械能守恒，是理想化模型。2.简谐运动的能量与振幅有关，振幅越大，振动的能量越大。3.物体在做简谐运动时的Ek-t和Ep-t及E-t图象tE0机械能势能动能QPO二、简谐运动的能量练习1.图为某个弹簧振子做简谐运动的振动图像,由图像可知 (

)A.在t=0.1s时,由于位移为零,所以振子能量为零B.在t=0.2s时,振子的势能最大C.在t=0.35s时,振子具有的能量尚未达到最大值D.在t=0.4s时,振子的动能最大B二、简谐运动的能量x、F、a、Ep为零，v、Ek最大.（三）简谐运动的规律1.两个特殊位置最大位移处：x、F、a、Ep最大，v、Ek为零；平衡位置处：x、F、a、Ep为零，v、Ek最大.2.各个物理量间的关系xa与F满足正弦函数变化规律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x、F、a、Ep为零，v、Ek最大.（三）简谐运动的规律3.对称性关于平衡位置的对称点：（1）x、F回、a大小相同，方向相反；动能、势能相同。（2）v大小相同，方向不一定。4.周期性（1）相距