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课件网) 新人教版 选择性必修一 第二章 机械振动 第3节 简谐运动的回复力和能量 新课引入 思考：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。小球的受力满足什么特点才会做这种运动呢？系统中各能量间的转化是否具有周期性？ 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 合力方向始终跟振子偏离平衡位置的位移方向相反 简谐运动的受力特点 新课引入 一旦离开平衡位置就受到一个指向平衡位置的力的作用 (1).回复力定义: (2).特点: 按力的作用效果命名，方向始终指向平衡位置 指向平衡位置使振子回到平衡位置的力 (3).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. 学习任务一：简谐运动的回复力 1.简谐运动的回复力 (4).公式:F=-KX ①这是矢量式“-” 表示回复力方向始终与位移X方向相反. ②K: 是正比例系数（对水平弹簧振子而言，恰好也是弹簧劲度系数）. 学习任务一：简谐运动的回复力 （不仅适用于弹簧振子，也适用于其他振动系统） ③X: 偏离平衡位置位移（对水平弹簧振子而言，恰好也是弹簧形变量）. ①运动学方法：找出质点的位移与时间的关系，若遵从正弦函数的规律，即它的振动图象(xt图象)是一条正弦曲线，就可以判定此振动为简谐运动，通常很少应用这个方法。 ②动力学方法：找出质点的回复里与偏离平衡位置位移的关系，若满F= -kx质点的运动就是简谐运动， 2.判断一个运动是否是简谐运动的方法 在平衡位置时，有 在c点弹力大小 振子受的合力 解：取竖直向下为正方向，如图所示， 如图所示，弹簧劲度系数为k，在弹簧下端挂一个重物，质量为m，重物静止.在竖直方向将重物下拉一段距离(没超过弹簧弹性限度)，然后无初速度释放，重物在竖直方向上下振动(不计空气阻力)。试分析该重物是否做简谐运动？ 平衡位置 mg F 例题 0 X v F、a 动能 势能 A A-O O O-B B 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 A B O 学习任务二：简谐运动的能量 1.弹簧振子的能量变化 t E 0 机械能 势能 动能 A B 2.势能和动能的周期是简谐运动周期的一半 说明：理论上可以证明，在弹簧振子运动的任意位置，系统的动能与势能之和都是一定的，遵守机械能守恒定律。 实际的运动都有一定的能量损耗，所以简谐运动是一种理想化的模型。 学习任务二：简谐运动的能量 3.弹簧振子各个物理量的变化规律 简谐运动的加速度大小和方向都随时间做周期性的变化，所以简谐运动是变加速运动 （1）当物体从最大位移处向平衡位置运动时，由于v与a的方向一致，物体做加速度越来越小的加速运动。 （2）当物体从平衡位置向最大位移处运动时，由于v与a的方向相反，物体做加速度越来越大的减速运动。 学习任务二：简谐运动的能量 二、光的折射 学习任务二：简谐运动的能量 O A B （4）相同位置位置处：x、F、a、EK、EP均相同，v大小相等，v可相同可相反，若连续两次经过同一点，方向一定相反。 （5）对称的两位置处：EK、EP均相同，x与F、a均等大反向，v大小相等，v可相同可相反，若连续经过两对称点，v同向。 (3).两个特殊位置 平衡位置： 最大位移处： v、Ek为 0 v、Ek最大 x、F回、a、Ep为 0 ; x、F回、a、Ep最大 ; 如下图所示为某物体做简谐运动的图象，在0-1.5s范围内回答下列问题： (1)哪些时刻物体的回复力与0.4s时的回复力相同？ (2)哪些时刻物体的速度与0.4s时的速度相同 (3)哪些时刻物体的动能与0.4s时的动能相同 (4)哪段时间物体的加速 ... ...
