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课件网) 第二章 机械振动 第3节 简谐运动的回复力和能量 学习目标 科学思维（懂） ①用牛顿运动定律和实例理解回复力的概念 ②通过阅读和听课掌握简谐运动的回复力特征 ③通过实例分析力理解简谐运动的机械能的转化规律 物理观念（记） ①回复力的概念 ②简谐运动的回复力特征 ③简谐运动的能量 科学态度（用） ①用回复力特征证明简谐运动 ②根据简谐运动的对称性解决问题 ③分析简谐运动的势能和动能的转化 温故知新 复习：简谐运动的表达式是怎样的？ 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 …… …… …… F合与v在一条直线上 F合与v方向有一夹角 F合与v方向始终垂直 温故知新 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 X X X X F F F F 物体做简谐运动时，所受的合力有什么特点？ 所受的合力总是指向平衡位置 课堂引入 1.定义:使振子回到平衡位置的力 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. 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. 一、简谐运动的回复力 5.简谐运动的定义的另一种表述： 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。 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。 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 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？ 一、简谐运动的回复力 一、简谐运动的回复力 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 X v F、a Q Q-O O O-P P 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 规律：每次经过同一位置处，x、F、a、势能、动能均相同，v大小相等，方向不一定。若连续两次经过同一点，v反向。 O Q P 二、简谐运动中各个物理量的变化规律 1.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； 2.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； 3.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。 二、简谐运动中各个物理量的变化规律 动能 势能 Q Q-O O O-P P 0 增大 最大 减小 0 最大 减小 0 增大 最大 机械能 不变 简谐运动的能量与振幅有关，振幅越大，振动的能量越大。 势能与动能是标量，同一位置必相同，对称位置也必相同。 O Q P 三、简谐运动的能量 t E 0 机械能 势能 动能 A B O O A 物体在做简谐运动时的Ek-t和Ep-t及E-t图象 三、简谐运动的能量 P P/ x F(a) v v x F(a) v v x F(a) 1．瞬时性:a、F、x具有瞬时对应性 2．对称性: (1)关于 ... ...
