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课件网) 2.3 简谐运动的回复力和能量 教学课件 人教版物理选择性必修一 运动 受力特点 力大小变化情况 与速度的方向关系 匀速直线运动 匀变速直线运动 匀变速曲线运动 匀速圆周运动 简谐运动 F合与v共线 F合与v不共线 F合总 v,指向圆心 F合=？ ？ 我们学过哪些运动？其受力如何？ 物体的运动跟它的受力有关，振动的受力有何特点呢？ O A B O A B C D O A B C D O A B C D O A B C D O A B C D O A B C D O A B C D O B C D A X X X X X X F F F F F F 物体做简谐运动时，所受的合力有什么特点？ 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 一、简谐运动的回复力 3.公式: k ：比例系数，由振动系统自身决定，对于弹簧振子k为劲度系数。 x ：振子离开平衡位置的位移,位移,方向总是背离平衡位置 4.方向: 总是指向平衡位置，与位移方向相反 5.回复力来源 振动方向上的合外力，可以由某一个力提供，也可能是几个力的合力，还可能是某个力的分力。分析物体受力时，不能再加上回复力。 一、简谐运动的回复力 6.简谐运动的运动学特点 a=-kx/m 表明简谐运动的加速度和位移大小成正比，加速度方向和位移方向相反。可见，简谐运动是一种变加速运动。 1.两种判断物体是否做简谐运动的方法 ①x-t图像为正弦曲线 ②F-x 满足 F=-kx的形式 关于简谐运动的几点说明 2.F＝－kx中的k是比例系数，是由振动系统本身决定的，不一定是指弹簧的劲度系数. 3.振动的平衡位置应在回复力为零的位置，而不是弹簧的原长位置. 平衡位置合力是否一定为0 ？ 1.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 针对训练 2.弹簧振子做简谐运动，振子的位移达到振幅的一半时，回复力的大小跟振子达到最大位移时回复力大小之比是 ，加速度的大小跟振子达到最大位移时之比为 。 1 : 2 1 : 2 3.在劲度系数为k，原长为L0的固定于一点的弹簧下端挂一质量为m的小物块，释放后小物块做上下振动，此时弹簧没有超出弹性限度，请证明小木块的振动是简谐运动。 证明步骤： 1.规定正方向 2.平衡位置列平衡方程 3.平衡位置以外的任意位置受力分析，列牛二方程 4.两式联立，构建F=-kx的关系式 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) a. 把图 2.3-2 中倾角为 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。 b.粗细均匀的一根木筷，下端绕几圈铁丝，竖直浮在较大的装有水的杯中（图2.3-3）。把木筷往上提起一段距离后放手，木筷就在水中上下振动。 c.光滑圆弧面上有一个小球，把它从最低点移开一小段距离，放手后，小球以最低点为平衡位置左右振动（图 2.3-4）。 A A-0 O O-B B X F、a v 动能 弹性势能 向右最大 向左最大 0 0 最大 向左减小 向右减小 向右增大 增大 减小 0 0 0 向右最大 最大 向右增大 向右增大 向右减小 减小 增大 向右最大 向左最大 0 0 最大 结合上图分析并完成右表 O A B C D 1.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。 2.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。 二、简谐运动的能量 简谐运动的能量E = kA2 3.简谐运动的Ek-t和Ep-t及E-t图象 t E 0 机械能 势能 动能 A B O 1.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 ... ...
