物理（人教版選修34）課件第11章第3節(jié)簡諧運動的回復力和能量

第一部分第十一章機械振動第三節(jié)簡諧運動的回復力和能量1．掌握簡諧運動中回復力的特點．2．了解簡諧運動的能量．3．理解簡諧運動中回復力、位移、速度及能量的變化規(guī)律．學案一

簡諧運動的回復力學案二

簡諧運動的能量簡諧運動的回復力1．回復力(1)方向特點：總是指向____________．(2)作用效果：把物體拉回到___________．(3)來源：回復力是根據(jù)力的________(選填“性質”或“效果”)命名的．回復力也可以是重力、彈力或摩擦力，或幾個力的合力，或某個力的分力等．平衡位置平衡位置效果(4)表達式：F＝________，即回復力與物體的位移大小成________，________表明回復力方向總是與位移的方向相反，k是一個常數(shù)，由振動系統(tǒng)決定．2．簡諧運動的動力學定義如果質點所受的力與它偏離平衡位置位移的大小成________，并且總是指向___________，質點的運動就是簡諧運動．－kx正比負號正比平衡位置簡諧運動的特征及判定方法1．簡諧運動的特征(1)動力學特征：F回＝－kx.回復力的大小跟位移大小成正比，“－”表示回復力F的方向與位移x的方向相反．(2)運動學特征：a＝－kx/m.簡諧運動是一種變加速的往復運動，“－”表示加速度a的方向與位移x的方向相反．3．判斷物體做簡諧運動的程序(1)首先確定物體振動的平衡位置，列出F回＝0的方程．(2)在平衡位置的基礎上，假設物體發(fā)生一段很小的位移x，通過受力分析，列出回復力的方程，提取x得到F回＝－kx即可確定物體做簡諧運動．

如圖所示，質量為m的物體A放置在質量為M的物體B上，B與輕質彈簧相連，它們一起在光滑水平面上做簡諧運動，振動過程中A、B之間無相對運動．設彈簧的勁度系數(shù)為k，當物體離開平衡位置的位移為x時，A、B間摩擦力的大小等于(

)思路點撥：答案：D【題后總結】分析物體做簡諧運動的回復力，首先要明確回復力是效果力，是由物體受到的其他力來充當?shù)模f不要認為回復力是物體受到的一種新力．【訓練】1．彈簧振子在光滑水平面上做簡諧運動，在振子向平衡位置運動的過程中(

)A．振子所受的回復力逐漸增大B．振子的位移逐漸增大C．振子的速度逐漸減小D．振子的加速度逐漸減小答案：D2．關于簡諧運動的回復力，下列說法正確的是(

)A．可以是恒力B．可以是方向不變而大小變化的力C．可以是大小不變而方向改變的力D．是大小和方向均改變的力解析：由簡諧運動的動力學條件F＝－kx可知，因位移x的大小方向不斷做周期性變化，所以回復力的大小和方向也做周期性的變化，故選項D正確．答案：D3．(多選)關于振動物體的平衡位置，下列說法正確的是(

)A．是加速度改變方向的位置B．回復力為零的位置C．速度最大的位置D．加速度最大的位置答案：ABC4．如圖所示，在水平方向上振動的彈簧振子的受力情況是(

)A．重力、支持力和彈簧的彈力B．重力、支持力、彈簧的彈力和回復力C．重力、支持力和回復力D．重力、支持力、摩擦力和回復力解析：彈簧振子受重力、支持力和彈簧的彈力三個力的作用．答案：A5．(多選)如圖所示，物體A置于物體B上，一輕質彈簧一端固定，另一端與B相連，在彈性限度范圍內，A和B一起在光滑水平面上做簡諧運動(不計空氣阻力)，并保持相對靜止．則下列說法正確的是(

)A．A和B均做簡諧運動B．作用在A上的靜摩擦力大小與彈簧的形變量成正比C．B對A的靜摩擦力對A做功，而A對B的靜摩擦力對B不做功D．B對A的靜摩擦力始終對A做正功，而A對B的靜摩擦力始終對B做負功解析：答案：AB簡諧運動的能量1．振動系統(tǒng)的狀態(tài)與能量的關系(1)振子的速度與動能：速度不斷變化，動能也____________．(2)彈簧的形變量與勢能：彈簧的形變量在不斷變化，因而它的勢能也在___________．不斷變化不斷變化2．簡諧運動的能量一般指振動系統(tǒng)的機械能，振動的過程就是________和________相互轉化的過程．(1)在最大位移處，________最大，動能為零．(2)在平衡位置處，動能________，勢能________．(3)在簡諧運動中，振動系統(tǒng)的機械能________(選填“守恒”或“減小”)，因此簡諧運動是一種理想化的模型．動能勢能勢能最大最小守恒3．決定能量大小的因素振動系統(tǒng)的機械能跟________有關，________越大，機械能就越大，振動越強．一個確定的簡諧運動是________振動．振幅振幅等幅簡諧運動中各物理量的變化規(guī)律1．振子以O為平衡位置在A、B之間做簡諧運動，各物理量的變化規(guī)律為：2．各個物理量對應關系不同位置不同，位移不同，加速度、回復力不同，但是速度、動能、勢能可能相同，也可能不同．

(多選)如圖所示是彈簧振子做簡諧運動的振動圖象，可以判定(

)A．從t1到t2時間內系統(tǒng)的動能不斷增大，勢能不斷減小B．從t2到t3時間內振幅不斷增大C．t3時刻振子處于平衡位置處，動能最大D．t1、t4時刻振子的動能、速度都相同思路點撥：動能與速度相關，勢能與位移相關，能量變化看做功．解析：答案：AC【題后總結】要掌握簡諧運動的動能和勢能的變化規(guī)律，就必須明確物體的實際振動情況．結合路徑草圖或振動圖象，確定物體所處的位置、狀態(tài)及變化過程中的速度、位移的變化規(guī)律．【訓練】1．(多選)彈簧振子做簡諧運動，下列說法正確的是(

)A．振子在平衡位置時，動能最大，勢能最小B．振子在最大位移處，勢能最大，動能最小C．振子在向平衡位置運動時，由于振子振幅減小，故總機械能減小D．在任意時刻，動能與勢能之和保持不變解析：振子在平衡位置兩側往復運動，在最大位移處速度為零，動能為零，此時彈簧形變最大，勢能最大，選項B正確；在任意時刻只有彈簧的彈力做功，所以機械能守恒，選項D正確；到平衡位置處速度達到最大，動能最大，勢能最小，選項A正確；振幅的大小與振子的位置無關，所以選項C錯誤．答案：ABD解析：A對：t＝1s時，振子處于正的最大位移處，振子的速度為零，加速度為負的最大值．B錯：t＝2s時，振子在平衡位置且向x軸負方向運動，則振子的速度為負，加速度為零．C錯：t＝3s時，振子處于負的最大位移處，振子的速度為零，加速度為正的最大值．D錯：t＝4s時，振子在平衡位置且向x軸正方向運動，則振子的速度為正，加速度為零．答案：A3．(多選)關于質點做簡諧運動，下列說法正確的是(

)A．在某一時刻，它的速度與回復力的方向相同，與位移的方向相反B．在某一時刻，它的速度、位移和加速度的方向都相同C．在某一段時間內，它的回復力的大小增大，動能也增大D．在某一段時間內，它的勢能減小，加速度的大小也減小解析：設O為質點做簡諧運動的平衡位置，質點在BC之間做簡諧運動，則它由C經過O到B，又由B經過O到C的一個周期內，由于質點受到的回復力和位移的方向總是相反的，且質點由B到O和由C到O的過程中，速度的方向與回復力的方向相同，選項