簡諧運(yùn)動的回復(fù)力和能量

1、簡諧運(yùn)動的回復(fù)力和能量第1頁，共23頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)14分，星期二一、機(jī)械振動 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)動復(fù)習(xí):第2頁，共23頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)14分，星期二二 、 簡諧運(yùn)動 a、小球可看作質(zhì)點(diǎn)且阻力忽略不計 b、彈簧的質(zhì)量忽略不計1、 彈簧振子 (2)平衡位置（O點(diǎn)） :振子靜止時所處的位置.此時彈簧長度為原長.(1)理想模型:(3)簡諧運(yùn)動的位移:總是從平衡位置指向振子位置即總是背離平衡位置第3頁，共23頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)14分，星期二思考:彈簧振子為什么會做往復(fù)運(yùn)動?1、存在力

2、。2、慣性思考:這個力有什么特點(diǎn)?總是指向平衡位置2m第4頁，共23頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)14分，星期二2、回復(fù)力 振動物體受到總是指向平衡位置的力. 即:回復(fù)力的公式為“-” 表示回復(fù)力方向始終與位移方向相反。(胡克定律)k -彈簧的勁度系數(shù)(常量)x -振子離開平衡位置的位移,簡稱位移, 方向總是背離平衡位置.大小:第5頁，共23頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)14分，星期二 一、簡諧運(yùn)動的回復(fù)力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第6頁，共23頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)14分，星期二 如果質(zhì)

3、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。4.簡諧運(yùn)動的動力學(xué)特點(diǎn) F回=kx5.簡諧運(yùn)動的運(yùn)動學(xué)特點(diǎn)注意：對一般的簡諧運(yùn)動，由于回復(fù)力不一定是彈簧的彈力，所以K不一定是勁度系數(shù)而是回復(fù)力與位移的比例系數(shù)6. 運(yùn)動規(guī)律:變加速運(yùn)動第7頁，共23頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)14分，星期二 如圖所示，某一時刻彈簧振子的小球運(yùn)動到平衡位置右側(cè)，距平衡位置O點(diǎn)3cm處的B點(diǎn)，已知小球的質(zhì)量為1kg，小球離開平衡位置的最大距離為5cm，彈簧的勁度系數(shù)為200N/m，求：（1）最大回復(fù)力的大小是多少？（2）在B點(diǎn)時小球受到的回復(fù)力

4、的大小和方向？（3）此時小球的加速度大小和方向？（4）此時小球的運(yùn)動方向怎樣？思考OB第8頁，共23頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)14分，星期二例1 作簡諧運(yùn)動的物體，當(dāng)它每次經(jīng)過同一位置時，一定相同的物理量是（ ） A：速度 B：位移 C：回復(fù)力 D：加速度BCD第9頁，共23頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)14分，星期二7、 簡諧運(yùn)動中的各個物理量變化規(guī)律OA AAO O OB B x v F、a動能勢能總機(jī)械能向左減小向右增大向右減小動能增大勢能減小B向右增大向右減小向左增大動能減小勢能增大不變向左最大向右最大 0 0向右最大 0 0向右最大向左最大動能最大勢能為0動能為0勢能最大動能

5、為0勢能最大OBAFF第10頁，共23頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)14分，星期二（1）當(dāng)物體從最大位移處向平衡位置運(yùn)動時，由于v與a的方向一致，物體做加速度越來越小的加速運(yùn)動。（2）當(dāng)物體從平衡位置向最大位移處運(yùn)動時，由于v與a的方向相反，物體做加速度越來越大的減速運(yùn)動。簡諧運(yùn)動的加速度大小和方向都隨時間做周期性的變化，所以 簡諧運(yùn)動是變加速運(yùn)動第11頁，共23頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)14分，星期二二.簡諧運(yùn)動的能量 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 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。第12頁，共23頁，2022年，5月20

6、日，6點(diǎn)14分，星期二判斷物體是否做簡諧運(yùn)動的方法：（1）根據(jù)物體的振動圖像去判斷（2）根據(jù)回復(fù)力的規(guī)律F=-kx去判斷思考題： 豎直方向振動的彈簧振子所做的振動是簡諧運(yùn)動嗎？第13頁，共23頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)14分，星期二證明:豎直懸掛的彈簧振子做簡諧運(yùn)動證明步驟：1、找平衡位置2、找回復(fù)力 3、找方向關(guān)系4、找F=-kx第14頁，共23頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)14分，星期二證明:平衡狀態(tài)時有: mg=-kx0當(dāng)向下拉動x長度時彈簧所受的合外力為F=-k(x+x0)+mg =-kx-kx0+mg =-kx(符合簡諧運(yùn)動的公式)第15頁，共23頁，2022年，5月20日，

7、6點(diǎn)14分，星期二練習(xí)1:做簡諧運(yùn)動的物體，當(dāng)位移為負(fù)值時，以下說法正確的是 （ ）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B第16頁，共23頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)14分，星期二2、在簡諧運(yùn)動中，振子每次經(jīng)過同一位置時，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第17頁，共23頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)14分，星期二3、當(dāng)一彈簧振子在豎直方向上做簡諧運(yùn)動時，下列說法正確的（ ） A振子

8、在振動過程中，速度相同時，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CD第18頁，共23頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)14分，星期二4、關(guān)于彈簧振子做簡諧運(yùn)動時的能量，下列說法正確的有（ ）A等于在平衡位置時振子的動能 B等于在最大位移時彈簧的彈性勢能 C等于任意時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 ABC第19頁，共23頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)14分，星期二5如圖是質(zhì)點(diǎn)做簡諧振動的圖像，由此可知（ ）At=0時，質(zhì)點(diǎn)的位移、速度均為零

9、Bt=1s時，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，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2sBC第20頁，共23頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)14分，星期二1.彈簧振子作簡諧運(yùn)動時，以下說法正確的是： A振子通過平衡位置時，回復(fù)力一定為零B振子做減速運(yùn)動，加速度卻在增大C振子向平衡位置運(yùn)動時，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，加速度方向與速度方向相反3.一個彈簧振子在光滑的水平面上做簡諧運(yùn)動,其中有兩個時刻彈簧振子的彈力大小相等,但方向相反,則這兩個時刻振子的 A速度一定大小相等,方向相反B加速度一定大小相等,方向相

10、反C位移一定大小相等,但方向不一定相反D以上三項(xiàng)都不一定大小相等方向相反 2.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，位移為正值，加速度為負(fù)值CBO時，位移為負(fù)值，速度為負(fù)值DOA時，位移為負(fù)值，加速度為正值A(chǔ)BOABDABDB第21頁，共23頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)14分，星期二思考：在簡諧運(yùn)動過程中，振子能量變化情況如何？ AA O O BB O OOA動能0增大最大減小0增大最大減小勢能最大減小0增大最大減小0增大總能不變OB振物理量變化規(guī)律子位置第22頁，共23頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)14分，星期二 AAO O BB O OOA位移x大小方向回復(fù)力F大小方向加速度a大小方向速度v大小方向OB最大向