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课件网) 2.3简谐运动的回复力和能量 选择性必修第一册&第二章 机械运动 当我们把弹簧振子的小球拉离平衡位置释放后，小球就会在平衡位置附近做简谐运动。 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？ 课堂引入 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 所受的合力总是指向平衡位置 问题:这是什么力？ 课堂引入 1.定义：物体做机械振动时，一定受到指向中心位置的力，这个力的作用总能使物体回到中心位置，我们把这个力叫做简谐运动的回复力。 一、简谐运动的回复力 2.大小：回复力大小与小球相对平衡位置的位移成正比，方向与位移方向相反，所以力的大小可表示为： O A B C D O A B C D X X F F 大小 方向相反 3.方向: 总是指向平衡位置. 一、简谐运动的回复力 4.简谐运动的定义的另一种表述： 如果质点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。 即回复力满足 F= -kx的运动就是简谐运动。 5.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。 一、简谐运动的回复力 想想议议 【提示】弹力和重力的合力充当回复力。 问题二：竖直方向的弹簧振子由哪些力提供回复力？ 问题一：m随M一起振动，m的回复力是由哪个力提供？ 【提示】m的回复力是静摩擦力提供。 M m m 一、简谐运动的回复力 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 3.常用步骤： （1）找平衡位置 （2）找回复力 （3）找F=-kx （4）找方向关系 一、简谐运动的回复力 【例1】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？ x0 o 证明：平衡位置时弹簧的形变量为x0， 则 mg=kx0 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) 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 思考讨论 弹簧振子中小球的速度在不断变化，因而它的动能在不断变化；弹簧的伸长量或压缩量在不断变化，因而它的势能也在不断变化。弹簧振子的能量变化具有什么规律呢？ O D C B A 二、简谐运动的能量 议一议，简谐运动各个物理量如何变化？有何规律？ 0 A B O 议一议有何规律？ A A→O O A→O B 动能 势能 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 0 0 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 二、简谐运动的能量 动能 势能 A A-O O O-B B 0 增大 最大 减小 0 最大 减小 0 增大 最大 O A B 机械能 不变(守恒） 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.简谐运动的能量与振幅有关，振幅越大，振动的能量越大。 二、简谐运动的能量 t E 0 机械能 势能 动能 C B O 物体在做简谐运动时的Ek-t和Ep-t及E-t图象 二、简谐运动的能量 【例2】 (多选)把一个小球套在光滑细杆上,球与轻弹簧相连组成弹簧振子,小球沿杆在水平方向做简谐运动,它围绕平衡位置O在A、B间振动,如图所示,下列结论正确的是( ) A.小球在O位置时,动能最大,加速度最小 B.小球在A、B位置时,势能最大,加速度最大 C.小球从A经O到B的过程中,回复力一直做正功 D.小球从B到O的过程中,振动的能量不断增加 AB 二、简谐运动的能量 回复力 能量 回复力是使振子回到平衡位置的力，可以是弹力,也可以是其它力(包括 ... ...
