简谐运动的回复力和能量.ppt

1、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,回复力：振动物体偏离平衡位置后，所受到的使它回到平衡位置的力。,一.简谐运动的回复力,1.定义:,2.特点:,方向始终指向平衡位置,按力的作用效果命名,使振子回到平衡位置的力,3.来源：,振动方向上的合外力,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，方向相反（始终指向平衡位置）,质点的运动就是简谐运动。,5.简谐运动的动力学特点（条件）：,6.简谐运动的运动学特点：,4.公式：,一.简谐运动的回复力,A,1,N,mg,F

2、,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=kx 4、找方向关系,做一做,证明:竖直悬挂的弹簧振子做简谐运动,做一做,证明:平衡状态时有:,当向下拉动x长度时弹簧所受的合外力为,KX0,mg,mg,K（X+X0),F,振动方向上合力F与位移X方向相反，故 F= - kx成立，该振动为简谐运动,O,A,向左减小,向右增大,向右减小,动能增大 势能减小,B,向右增大,向右减小,向左增大,动能减小 势能增大,不变,向左最大,向右最大,0,0,向右最大,0,0,向右最大,向左最大,动能最大 势能为0,动能为0 势能最大,动能为0 势能最大,分析总结：结合下

3、图完成下表,位移：Xm X=0 Xm,回复力：Fm F=0 Fm,加速度：am a=0 am,势能：Epm Ep=0 Epm,总机械能： E E E,动能：Ek= 0 Ekm Ek= 0,速度：V=0 Vm V=0,D,2,X,F,a,V,.简谐运动的特点：,1、回复力与位移成正比而方向相反，总是指向平衡位置。 2、简谐运动是一种理想化的运动，振动过程中无阻力，所以振动系统机械能守恒。 3、简谐运动是一种非匀变速运动。 4、具有往复性，对称性、周期性,简谐振动中的对称关系,（1）关于平衡位置的 对称点,a、F、X大小相同，方向相反；动能势能相同,V大小相同，方向不一定,（2）先后通过同一位置,

4、a、F、X，动能势能相同,V大小相同，方向相反,ABD,3,X大小相同,EP相同,Ek相同,振子连续两次通过P位置，下列各量哪些是相同的？,位移（ ） 回复力（ ） 加速度（ ） 动能（ ）,势能（ ） 速率（ ） 速度（ ） 动量（ ）,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,简谐运动的能量由劲度系数和振幅决定.,二.简谐运动的能量,从平衡位置开始计时，取向右为正方向,三.简谐运动中各个物理量的变化规律,4,5,AD,C,小结,1、回复力：使振动物体回到平衡位置的力.

5、,2、简谐运动回复力的特点：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，方向相反,（始终指向平衡位置）,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.,O,分析： 沿振动方向有两个力，弹簧的弹力和重力的分力，二者的合力提供回复力,设平衡时弹簧的伸长量为x0，则有,此时回复力为零，该位置为平衡位置记为O。,若拉长x，则弹力为F=k(x0+x),此时回复力F=F-mgsin=kx，而F方向与x方向相反。 故 F= - kx成立 该振动为简谐运动,课本第12页第一题,BC,6,BC,7,ABC,8,B处速度为0,放m上时无能量损失,

6、？若在o点轻放m则应选（ ）,BD,D,9,a=0,g , g,V,V,V=0,ag,Vm,向下压缩弹簧,KX,mg,对称性,10,C,整体：kA=（3m/2）am,对于m/2：Ff=（m/2）am,11,AC,向左减小,向右增大,向右减小,动能增大 势能减小,向右增大,向右减小,向左增大,动能减小 势能增大,不变,向左最大,向右最大,0,0,向右最大,0,0,向右最大,向左最大,动能最大 势能为0,动能为0 势能最大,动能为0 势能最大,判断物体是否做简谐运动的方法： （1）根据物体的振动图像去判断 （2）根据回复力的规律F=-kx去判断,思考： 竖直方向振动的弹簧振子所做的振动是简谐运动吗？,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】,判断物体是否做简谐运动的方法：,（2）根据回复力的规律F=-kx去判断,（1）根据物体的振动图像去判断,证明:竖直悬挂的弹簧振子做简谐运动,找平衡位置,在平衡位置处,找回复力,指向平衡位置的合力,将小球拉离平衡位置到c点，,此时偏离平衡位置的位移为x,方向向下,方向向上