新人教3-4選修11.3簡諧運動的回復(fù)力和能量 【公開課教學(xué)PPT課件】高中物理

11.3

簡諧運動的回復(fù)力和能量人教版3-4第一章第三節(jié)觀察彈簧振子的運動，從受力的角度，思考彈簧振子為什么會做往復(fù)運動？

想一想AOB我們可以分析振子在幾個特殊位置的受力和運動情況OABCDOABCDFOABCDFOABCDFOABCDF思考與討論VVV振子離開平衡位置時，由于彈簧對它有指向平衡位置的力而作加速或減速運動，回到平衡位置。振子到達平衡位置時，由于慣性繼續(xù)運動，不會停止。振動形成原因：1、回復(fù)力：物體受到的方向總是指向平衡位置，使物體回到平衡位置的力。一、簡諧運動的回復(fù)力2、方向：始終指向平衡位置3、大小：OABCDFk=k?xOABCDFk=k?xxx大小相等，方向不同，怎么表示呢？如果質(zhì)點所受的力與它偏離平衡位置位移的大小成正比，并且總是指向平衡位置，質(zhì)點的運動就是簡諧運動。F=kx－回復(fù)力位移比例系數(shù)與位移反向回復(fù)力公式是判定簡諧運動的依據(jù)之一例1、在勁度系數(shù)為k，原長為X0的彈簧下端掛一質(zhì)量為m的小物塊，釋放后小物塊做上下振動，小物塊的振動是簡諧運動嗎？豎直彈簧振子是簡諧運動嗎？

如圖所示，以向下為正方向，在平衡位置o，彈簧的形變?yōu)閤0，由受力平衡：kx0=mg

mgFKFKmg當(dāng)振子向下偏離o的位移為x時，合外力為：F回=mg-k(x0+x)=mg-kx0-kx=-kx豎直彈簧振子也是簡諧振動回復(fù)力的k、x和彈簧彈力的k、x意義不同！例2、如圖，物體質(zhì)量m，兩彈簧勁度系數(shù)都為k，物體處于中點O時兩彈簧均為自然長度，試證明物體做簡諧運動。OOA當(dāng)物體處于中點O時，兩彈簧均無彈力，O為平衡位置F回=F1+F2=-kx+（-kx）=-2kxFk=kxFk=kx令k=2k,則F回=-kx

所以物體的振動是簡諧運動x當(dāng)向右位移為x時例3、如圖，一質(zhì)量為m，底面積為S的正方體木塊靜止在水面上，現(xiàn)向下將其壓入水中一段深度(沒有全部沒入水中)后撤去外力，木塊在水平面上下振動,木塊的振動是否為簡諧運動？溫馨提示：F浮=ρvg解:以向下為正方向,設(shè)靜止時木塊浸入水中Δx，

F浮=mg=ρvg=ρgsΔx水面當(dāng)木塊再被壓入水中x后，

F回=mg-F浮=mg-ρgs(Δx+x)

=mg-ρgsΔx-ρgsx.

=-ρgsx令k=ρgs,則F回=-kx

所以木塊的振動是簡諧運動證明步驟：1、找平衡位置2、找回復(fù)力3、證F=-kx回復(fù)力是性質(zhì)力還是效果力呢？想一想回復(fù)力是效果力，可以是單個力，也可以是幾個力的合力，或某個力的分力簡諧運動的是1、勻速還是變速？2、是勻變速還是非勻變速？加速度

加速度隨位移變化，簡諧運動是一種非勻變速運動。簡諧運動的性質(zhì)？XvF、a動能勢能AA-OOO-BB負向最大負向減小正向最大正向最大0正向最大正向增大正向減小00正向增大正向減小負向增大0負向最大0增大最大減小0最大減小0增大最大二、簡諧運動中的各個物理量變化規(guī)律

簡諧運動中動能和勢能在發(fā)生相互轉(zhuǎn)化，但機械能的總量保持不變，即機械能守恒。

簡諧運動的總能量與振幅有關(guān)，振幅越大，振動的能量越大。例4、如右圖所示為一彈簧振子的振動圖象,由此可知()

A.在t1時刻,振子的動能最大,所受的彈力最大

B.在t2時刻,振子的動能最大,所受的彈力最小

C.在t3時刻,振子的勢能最大,所受的彈力最大

D.在t4時刻,振子的勢能最大,所受的彈力最小BC例5、如圖，光滑水平面上，質(zhì)量相等的m和M疊在一起做簡諧運動（無相對滑動），最大速度為v0，振幅為A：（1）當(dāng)振動到最大位移把m迅速拿走，振子的（）（2）當(dāng)振動到平衡位置把m迅速拿走，振子的（）A、振幅減小，最大速度不變B、振幅減小，最大速度減小C、振幅不變，最大速度不變D、振幅不變，最大速度減小DA1.在簡諧運動中，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課堂練習(xí)

2.關(guān)于彈簧振子做簡諧運動時的能量，下列說法正確的有（）ABCA．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若彈簧振子某時刻位移想一想試用表達式描述：該時刻彈簧振子