簡諧運(yùn)動的回復(fù)力和能量公開.ppt

,透過現(xiàn)象看本質(zhì)，用物理的眼光看世界，你才知道世界的無窮樂趣和奧秘。 周亮,機(jī)械振動、簡諧運(yùn)動,定義:物體在平衡位置附近所做的往復(fù)運(yùn)動，叫做機(jī)械振動通常簡稱振動 最簡單、最基本的振動是簡諧運(yùn)動,原來靜止時(shí)的位置,一個理想模型,a、小球可看作質(zhì)點(diǎn)且阻力忽略不計(jì) b、彈簧的質(zhì)量忽略不計(jì),彈簧振子,簡諧運(yùn)動的位移:,總是從平衡位置指向某時(shí)刻振子所處位置,1、定義法:位移隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化.,3、圖象法:是正弦曲線.,2、公式法：,一、簡諧運(yùn)動中的位移與速度分析,X,v,A,A-O,O,O-B,B,向左最大,向左減小,向右最大,向右最大,0,向右增大,0,向右增大,向右減小,0,O,A,B,C,D,做簡諧運(yùn)動的物體，當(dāng)位移為負(fù)值時(shí)，以下說法正確的是 （ ）,B,課 堂 思 考,A速度一定為正值，加速度一定為正值 B速度不一定為正值，但加速度一定為正值 C速度一定為負(fù)值，加速度一定為正值 D速度不一定為負(fù)值，加速度一定為負(fù)值,彈簧振子作簡諧運(yùn)動時(shí)，以下說法正確的是（ ） A振子通過平衡位置時(shí)，加速度一定為零 B振子速度為零時(shí)，加速度最大 C振子向平衡位置運(yùn)動時(shí)，加速度方向與速度方向相反 D振子遠(yuǎn)離平衡位置運(yùn)動時(shí)，加速度方向與速度方向相反,ABD,課 堂 思 考,11.3 從動力學(xué)觀點(diǎn)和能量觀點(diǎn) 分析“為什么”,勻速直線運(yùn)動,運(yùn)動形式,受力特點(diǎn),合外力F=0,勻變速直線運(yùn)動,恒定合力F與v直線,F=ma,勻速圓周運(yùn)動,合F始終垂直v,F=man,（類）平拋運(yùn)動,恒定合力F與v0垂直,F=ma,二、簡諧運(yùn)動中的受力分析,X,v,A,A-O,O,O-B,B,向左最大,向左減小,向右最大,向右最大,0,向右增大,0,向右增大,向右減小,0,O,A,B,F,向右最大,向右減小,0,向左增大,向左最大,C,D,豎直方向的振動,水平方向的振動（有摩擦力）,小球來回?cái)[動動,1.定義:,2.特點(diǎn):,按力的作用效果命名， 方向始終指向平衡位置,使振子回到平衡位置的力,3、回復(fù)力來源：,振動方向上的合外力,三、回復(fù)力,簡諧運(yùn)動的合力特點(diǎn),彈簧振子所受的合力F與振子位移X的大小成正比，且合力F的方向總是與位移X的方向相反。,式中K為彈簧的勁度系數(shù),如果質(zhì)點(diǎn)所受的回復(fù)力與它偏離平衡位置的位移大小成正比，并且始終指向平衡位置（即與位移方向相反）,質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動就是簡諧運(yùn)動。,5.簡諧運(yùn)動的運(yùn)動學(xué)特點(diǎn),簡諧運(yùn)動的回復(fù)力,K為回復(fù)力和位移的比值，而不是勁度系數(shù)k,.某人想判斷以下振動是不是簡諧運(yùn)動，請你陳述求證的思路 （1）粗細(xì)均勻的一條木筷，下端繞幾圈鐵絲，豎直浮在較大的筒中（圖11.3-4）。把木筷往上提起一段距離后放手，木筷就在水中上下振動； （2）光滑圓弧面上有一個小球，把它從最低點(diǎn)移開一小段距離，放手后，小球以最低點(diǎn)為平衡位置左右振動（圖11.3-5）,（2）根據(jù)回復(fù)力的規(guī)律F=-kx去判斷,（1）根據(jù)物體的振動規(guī)律圖像去判斷,四、簡諧運(yùn)動中的能量轉(zhuǎn)換,X,v,F、a,動能,勢能,A,A-O,O,O-B,B,向左最大,向左減小,向右最大,向右最大,0,向右最大,向右增大,向右減小,0,0,向右增大,向右減小,向左增大,0,向左最大,0,增大,最大,減小,0,最大,減小,0,增大,最大,O,A,B,2、簡諧運(yùn)動的能量與振幅有關(guān)，振幅越大，振動的能量越大,1、簡諧運(yùn)動中動能和勢能在發(fā)生相互轉(zhuǎn)化，但機(jī)械能的總量保持不變，即機(jī)械能守恒。,四、簡諧運(yùn)動的能量,關(guān)于彈簧振子做簡諧運(yùn)動時(shí)的能量，下列說法正確的有 （ ）,ABC,課 堂 思 考,A等于在平衡位置時(shí)振子的動能 B等于在最大位移時(shí)彈簧的彈性勢能 C等于任意時(shí)刻振子動能與彈簧彈性勢能之和,當(dāng)一彈簧振子在豎直方向上做簡諧運(yùn)動時(shí)，下列說法正確的（ ）,CD,課 堂 思 考,A振子在振動過程中，速度相同時(shí)，彈簧的長度一定相等 B振子從最低點(diǎn)向平衡位置運(yùn)動過程中，彈簧彈力始終做負(fù)功 C振子在振動過程中的回復(fù)力由彈簧的彈力和振子的重力的合力提供 D振子在振動過程中，系統(tǒng)的機(jī)械能一定守恒,圖11.3-6為某物體做簡諧運(yùn)動的圖像，在所畫曲線的范圍內(nèi)回答下列問題。,哪些時(shí)刻物體的回復(fù)力與0.4s時(shí)刻的回復(fù)力相同？ 哪些時(shí)刻物體的速度與0.4s時(shí)刻的速度相同？ 哪些時(shí)刻的動能與0.4s時(shí)刻的動能相同？ 哪些時(shí)間的加速度在減小？ 哪些時(shí)間的勢能在增大？,在簡諧運(yùn)動中，振子每次經(jīng)過同一位置時(shí)，下列各組中描述振動的物理量總是相同的是 （ ） A速度、加速度、動能 B加速度、回復(fù)力和位移 C加速度、動能和位移 D位移、動能、回復(fù)力,BCD,課 堂 練 習(xí),關(guān)于彈簧振子做簡諧運(yùn)動時(shí)的能量，下列說法正確的有 （ ）,ABC,課 堂 練 習(xí),A等于在平衡位置時(shí)振子的動能 B等于在最大位移時(shí)彈簧的彈性勢能 C等于任意時(shí)刻振子動能與彈簧彈性勢能之和 D位移越大振動能量也越大,如圖是質(zhì)點(diǎn)做簡諧振動的圖像，由此可知（ ） At=0時(shí)，質(zhì)點(diǎn)的位移、速度均為零 Bt=1s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)的位移為正向最大，速度為零，加速度為負(fù)向最大 Ct=2s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)的位移為零，速度為負(fù)向最大值，加速度為零 D質(zhì)點(diǎn)的振幅為5cm，周期為2s,BC,課 堂 練 習(xí),如圖所示，是一彈簧振子，設(shè)向右方向?yàn)檎琌為平衡位置，則（ ） AAO位移為負(fù)值，速度為正值 BOB時(shí)，位移為正值，加速度為負(fù)值 CBO時(shí)，位移為負(fù)值，速度為負(fù)值 DOA時(shí)，位移為負(fù)值，加速度為正值,ABD,課 堂 練 習(xí),一個彈簧振子在光滑的水平面上做簡諧運(yùn)動,其中有兩個時(shí)刻彈簧振子的彈力大小相等,但方向相反,則這兩個時(shí)刻振子的（ ） A