高中物理(新教材)選修1課件4：2 3 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力和能量 人教版

3簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力和能量第二章機(jī)械振動(dòng)一、描述簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的物理量1、振幅A：2、周期T：頻率f：關(guān)系:3、相位：二、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的表達(dá)式周期性運(yùn)動(dòng)的物體在各個(gè)時(shí)刻所處的不同的狀態(tài)復(fù)習(xí)回顧振動(dòng)物體離開(kāi)平衡位置的最大距離完成一次全振動(dòng)所需要的時(shí)間單位時(shí)間內(nèi)完成全振動(dòng)的次數(shù)T=1/f運(yùn)動(dòng)受力特點(diǎn)力大小變化情況與速度的方向關(guān)系勻速直線運(yùn)動(dòng)勻變速直線運(yùn)動(dòng)勻變速曲線運(yùn)動(dòng)勻速圓周運(yùn)動(dòng)………………F合的方向與速度在一條直線上F合的方向與速度方向有一夾角F合的方向與速度方向始終垂直物體的運(yùn)動(dòng)跟它的受力有關(guān)，那么簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的受力有何特點(diǎn)呢？物體做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)時(shí)，所受的合力有什么特點(diǎn)？簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力概念：特點(diǎn)：方向始終指向平衡位置使振子回到平衡位置的力回復(fù)力來(lái)源：按力的作用效果命名，可以使一個(gè)力也可以是某個(gè)力的分力，還可以是幾個(gè)力的合力。OBAFFxx方向關(guān)系：回復(fù)力的方向總是與振子偏離平衡位置的位移方向相反大小關(guān)系：根據(jù)胡克定律，F(xiàn)＝-kx簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力與位移的關(guān)系OBA回復(fù)力與它偏離平衡位置的位移大小成正比，并且總是指向平衡位置，即與位移方向相反簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)特點(diǎn)例題1.證明：光滑斜面上的小球連在彈簧上，把原來(lái)靜止的小球沿斜面拉下一段距離后釋放，小球的運(yùn)動(dòng)是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。證明：如圖，小球靜止時(shí)彈簧的伸長(zhǎng)量為再往下拉后彈簧相對(duì)于靜止位置伸長(zhǎng)x時(shí)，物體的回復(fù)力F=-k(x0+x)+mgsinθ=-kx，由此可判定物體是做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)?！痉椒记伞颗袛辔矬w的振動(dòng)是否為簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的方法(1)確定平衡位置；(2)讓質(zhì)點(diǎn)沿振動(dòng)方向偏離平衡位置的位移為x；(3)對(duì)物體進(jìn)行受力分析；(4)規(guī)定正方向(一般規(guī)定位移的方向?yàn)檎?，求出指向平衡位置的合力(回復(fù)力)，判斷是否符合F=-kx。例題2.在勁度系數(shù)為k，原長(zhǎng)為L(zhǎng)0的固定于一點(diǎn)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(dòng)，此時(shí)彈簧沒(méi)有超出彈性限度，小木塊的振動(dòng)是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)嗎？規(guī)定向下為正方向平衡位置:振子在c點(diǎn)受到的彈力為:振子受的回復(fù)力原長(zhǎng)靜止位置abc例題2.在勁度系數(shù)為k，原長(zhǎng)為L(zhǎng)0的固定于一點(diǎn)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(dòng)，此時(shí)彈簧沒(méi)有超出彈性限度，小木塊的振動(dòng)是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)嗎？規(guī)定向下為正方向平衡位置:振子在c點(diǎn)受到的彈力為:振子受的回復(fù)力原長(zhǎng)靜止位置abcAA→OOO→BBx

vF、a動(dòng)能勢(shì)能總機(jī)械能向左減小向右增大向右減小動(dòng)能增大勢(shì)能減小向右增大向右減小向左增大動(dòng)能減小勢(shì)能增大不變向左最大向右最大00向右最大00向右最大向左最大動(dòng)能最大勢(shì)能為0動(dòng)能為0勢(shì)能最大動(dòng)能為0勢(shì)能最大BAO簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)中各物理量的變化點(diǎn)擊小球?qū)⒄褡訌腂點(diǎn)釋放后在彈簧彈力（回復(fù)力）作用下，振子向左運(yùn)動(dòng)，速度加大，彈簧形變（位移）減少，彈簧的彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為振子的動(dòng)能。當(dāng)回到平衡位置O時(shí)，彈簧無(wú)形變，彈性勢(shì)能為零，振子動(dòng)能達(dá)到最大值，這時(shí)振子的動(dòng)能等于它在最大位移處（B點(diǎn)）彈簧的彈性勢(shì)能，也就是等于系統(tǒng)的總機(jī)械能。在任何一位置上，動(dòng)能和勢(shì)能之和保持不變，都等于開(kāi)始振動(dòng)時(shí)的彈性勢(shì)能，也就是系統(tǒng)的總機(jī)械能?？倷C(jī)械能由振幅決定.ABO簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的能量簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的能量與振幅有關(guān)，振幅越大，振動(dòng)的能量越大簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)中動(dòng)能和勢(shì)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。平衡位置：兩端點(diǎn)：向平衡位置靠近：遠(yuǎn)離平衡位置：v最大，x=0，F(xiàn)回=0(a=0)x最大，F(xiàn)回最大(a最大)，v=0x減小，F(xiàn)回減小(a減小)，v增大，做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)x增大，F(xiàn)回增大(a增大)，v減小，做加速度增大的減速運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)是變加速運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)OBAFF從平衡位置開(kāi)始計(jì)時(shí)，取向右為正方向用圖像表示簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)中各物理量的變化BAO點(diǎn)擊小球Otx1.位移OtF2.回復(fù)力Ota3.加速度Otv4.速度OtEk5.動(dòng)能OtEP6.勢(shì)能TTTTTT從平衡位置開(kāi)始計(jì)時(shí)，取向右為正方向用圖像表示簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)中各物理量的變化BAO點(diǎn)擊小球Otx1.位移OtF2.回復(fù)力Ota3.加速度Otv4.速度OtEk5.動(dòng)能OtEP6.勢(shì)能TTTTTT1、回復(fù)力：使振動(dòng)物體回到平衡位置的力.2、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)回復(fù)力的特點(diǎn)：如果質(zhì)點(diǎn)所受的回復(fù)力與它的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(dòng)就是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。3、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)中動(dòng)能和勢(shì)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.課堂小結(jié)1.在簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)中，振子每次經(jīng)過(guò)同一位置時(shí)，不變的物理量有（）A．速度B、位移C．回復(fù)力D、加速度E、動(dòng)能BCDE課堂練習(xí)2.做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的物體，當(dāng)位移為負(fù)值時(shí)，以下說(shuō)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B3.當(dāng)一彈簧振子在豎直方向上做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)時(shí)，下列說(shuō)法正確的（）A．振子在振動(dòng)過(guò)程中，速度相同時(shí)，彈簧的長(zhǎng)度一定相等B．振子從最低點(diǎn)向平衡位置運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，彈簧彈力始終做負(fù)功C．振子在振動(dòng)過(guò)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(dòng)過(guò)程中，系統(tǒng)的機(jī)械能一定守恒CD4.關(guān)于彈簧振子做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)時(shí)的能量，下列說(shuō)法正確的有（）ABCA．等于在平衡位置時(shí)振子的動(dòng)能B．等于在最大位移時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能C．等于任意時(shí)刻振子動(dòng)能與彈簧彈性勢(shì)能之和D．位移越大振動(dòng)能量也越大備用工具&資料3.當(dāng)一彈簧振子在豎直方向上做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)時(shí)，下列說(shuō)法正確的（）A．振子在振動(dòng)過(guò)程中，速度相同時(shí)，彈簧的長(zhǎng)度一定相等B．振子從最低點(diǎn)向平衡位置運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，彈簧彈力始終做負(fù)功C．振子在振動(dòng)過(guò)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(dòng)過(guò)程中，系統(tǒng)的機(jī)械能一定守恒CD1.在簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)中，振子每次經(jīng)過(guò)同一位置時(shí)，不變的物理量有（）A．速度B、位移C．回復(fù)力D、加速度E、動(dòng)能BCDE課堂練習(xí)運(yùn)動(dòng)受力特點(diǎn)力大小變化情況與速度的方向關(guān)系勻速直線運(yùn)動(dòng)勻變速直線運(yùn)動(dòng)勻變速曲線運(yùn)動(dòng)勻速圓周運(yùn)動(dòng)………………F合的方向與速度在一條直線上F合的方向與速度方向有一夾角F合的方向與速度方向始終垂直物體的運(yùn)動(dòng)跟它的受力有關(guān)，那么簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的受力有何特點(diǎn)呢？物體做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)時(shí)，所受的合力有什么特點(diǎn)？簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力例題1.證明：光滑斜面上的小球連在彈簧上，把原來(lái)靜止的小球沿斜面拉下一段距離后釋放，小球的運(yùn)動(dòng)是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。證明：如圖，小球靜止時(shí)彈簧的伸長(zhǎng)量為再往下拉后彈簧相對(duì)于靜止位置伸長(zhǎng)x時(shí)，物體的回復(fù)力F=-k(x0+x)+mgsinθ