2.3簡諧運動的回復力和能量課件高二上學期物理人教版選擇性

第二章

機械振動第3節(jié)

簡諧運動的回復力和能量

目錄主題(二)能量主題(一)回復力第3節(jié)簡諧運動的回復力和能量主題(三)簡諧三大特征新課引入：簡諧運動為什么會以某一點為中心往復？OABCDOABCDOABCDOABCDOABCDOABCDOABCDOBCDAxxxxxxFFFFFF所受的合力總是指向平衡位置新課引入：簡諧運動為什么會以某一點為中心往復？vmvm人生哲理：一個總跟你行動作對的人會讓你來來回回原地踏步慣性+回復力。第一部分回復力1.定義:一、回復力注意:各種性質(zhì)力的合力或分力提供使物體回到平衡位置的力。F回是按力的效果命名。彈簧振子單擺2.來源:【典例1】(多選)

如圖所示，彈簧振子B上放一個物塊A，在A與B一起做簡諧運動的過程中，關(guān)于物塊A受力的說法中正確的是(

)A．物塊A受重力、支持力及彈簧對它的恒定的彈力B．物塊A受重力、支持力及彈簧對它的大小和方向

都隨時間變化的彈力C．物塊A做簡諧振動的回復力是B對它的摩擦力D．物塊A受重力、支持力及B對它的大小和方向都

隨時間變化的摩擦力CD3.大小:F回=-kx一、回復力1.定義:使物體回到平衡位置的力。

總指向平衡位置.各種性質(zhì)力的合力或分力提供2.來源:4.方向:5.判定簡諧運動:3.大小:F回=-kx一、回復力1.定義:使物體回到平衡位置的力。

總指向平衡位置.各種性質(zhì)力的合力或分力提供2.來源:4.方向:5.判定簡諧運動:①x-t圖像為正弦曲線②F-x滿足F=-kx的形式

解(1)O點：

A=OP

BCDXvF、aAA-OOO-BB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00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OAB動能勢能動能和勢能在發(fā)生相互轉(zhuǎn)化，但機械能的總量保持不變，即機械能守恒。思考：分析總結(jié)，結(jié)合下圖完成下表能量第二部分2.決定因素:1.種類:二、能量動能和勢能彈簧振子單擺OAB勁度系數(shù)和振幅3.圖像:OABtE0ABo機械能二、能量2.決定因素:1.種類:動能和勢能勁度系數(shù)和振幅3.圖像:勢能動能OAB能量變化的周期為簡諧運動周期的一半T【典例4】一彈簧振子振幅為A，從最大位移處經(jīng)過時間t0第一次到達平衡位置，若振子從最大位移處經(jīng)過t0/3時的加速度大小和動能分別為a1和E1，若振子從最大位移處經(jīng)過路程為A/3時加速度大小和動能分別為a2和E2，則a1、a2和E1、E2的大小關(guān)系為(

)A．a(chǎn)1＞a2，E1＞E2

B．a(chǎn)1＜a2，E1＞E2C．a(chǎn)1＜a2，E1＜E2

D．a(chǎn)1＞a2，E1＜E2DOAB【典例5】（多選）如圖所示是一個彈簧振子在0～0.4s時間內(nèi)做簡諧運動的圖像，由圖像可知(

)A．在0.25～0.3s時間內(nèi)，振子受到的回復力越來越小B．t＝0.15s時刻與t＝0.25s，振子的速度相等C．t＝0.7s時，振子速度最大D．振子的動能和勢能相互轉(zhuǎn)化的周期為0.2sBDA:a、F、x瞬時對應B:關(guān)于平衡位置具有對稱性C:振子運動具有周期性D:振子運動具有周期性簡諧三大特征第二部分1.瞬時性:2.對稱性:3.周期性:(1)若t2－t1＝nT，則t1、t2兩時刻振動物體在同一位置，運動情況完全相同。(2)若t2-t1＝nT+T/2，則t1、t2兩時刻描述運動的物理量(x、F、a、v)大小均相等、方向相反(或均為零)。三、簡諧三大特征a、F、x瞬時對應(2)關(guān)于平衡位置對稱的兩段距離：運動時間相等。(1)平衡位置對稱的兩點，x、a(F回)大小相等，v大小相等，EK相等，EP相等；xF(a)P/P[典例體驗]

BC【典例6】(變式)如圖所示，彈簧下端掛一質(zhì)量為m的物體，物體在豎直方向上做振幅為A的簡諧運動，當物體振動到最高點時，彈簧正好為原長，物體從最高點回到最高點所用時間為2s，則物體在振動過程中(

)A．物體在最低點時所受的彈力大小應為2mgB．彈簧的彈性勢能和物體的動能之和不變C．彈簧的最大彈性勢能等于mgAD．物體的最大動能應等于mgAA【典例7】一個做簡諧運動的質(zhì)點，先后以同樣的速度通過相距10cm的A、B兩點，歷時0.5s(如圖所示)。過B點后再經(jīng)過t＝0.5s質(zhì)點以大小相等、方向相反的速度再次通過B點，則質(zhì)點振動的周期是(

)A．0.5s

B．1.0sC．2.0s D．4.0sC

【典例8】(多選)公路上勻速行駛的貨車受一擾動，車上貨物隨車廂底板上下振動但不脫離底板。一段時間內(nèi)貨物在豎直方向的振動可視為簡諧運動，周期為T。取豎直向上為正方向，以某時刻為計時起點，其振動圖像如圖所示，則(

)A．t＝T/4時，貨物對車廂底板的壓力最大B．t＝T/2時，貨物對車廂底板的壓力最小C．t＝3T/4時，貨物對車廂底板的壓力最大D．t＝T/4時，貨物對車廂底板的壓力最小CD

【典例9】小王在湖邊欲乘游船，當日風浪較大，游船上下浮動。若把游船浮動簡化成豎直方向的簡諧運動，則其振幅為20cm，周期為3.0s。當船上升到最高點時，甲板剛好與碼頭地面平齊。在地面與甲板的高度差不超過10cm時，游客能舒服地登船。求在一個周期內(nèi)，小王能舒服地登船的時間是（

）A.1SB.2SC.3SD.4SA

總結(jié)提升第六部分課堂小結(jié)一、回復力二、能量1.定義:2.來源:1.種類:2.決定因素:3.周期性:2.對稱性:1.瞬時性:三、簡諧的三大特征3.大小:4.方向:3.圖像:【練習1】做簡諧運動的物體，當位移為負值時，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．速度一定為負值，加速度一定為正值

D．速度不一定為負值，加速度一定為負值

B課堂練習【練習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（

）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課堂練習【練習3】一個彈簧振子在光滑的水平面上做簡諧運動，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,方向相反C．位移一定大小相等,但方向不一定相反D．以上三項都不一定大小相等方向相反B課堂練習【練習4】圖1為水平方向的彈簧，一端固定，另一端栓結(jié)一個小球，在水平橫桿上運動，摩擦均不計，彈簧原長位置為B點，A和C為左右兩邊的運動最遠點，以B點為坐標原點，該運動位移-時間圖像如圖2，則（）A．AC距離為5cm B．從A到C的時間為6秒C．從B到C做勻減速運動 D．從C到B彈性勢能轉(zhuǎn)化為動能D課堂練習

C課堂練習【練習6】兩個彈簧振子甲、乙沿水平方向放置，取向右為正方向，其振動圖像如圖所示，以下說法正確的是（）A．兩彈簧振子具有相同的相位B．甲的振幅比乙大，所以甲的能量比乙大C．t=2s時甲具有負向最大速度，乙具有正向最大位移D．甲、乙兩彈簧振子加速度最大值之比一定為2:1C課堂練習【練習6】將彈簧一端固定在鐵架臺的支架上，另一端和相連。將由靜止狀態(tài)豎直下拉一段距離后釋放。內(nèi)置的加速度傳感器記錄下上下振動時加速度與時間的關(guān)系（取豎直向下為加速度的正方向），如圖所示。則（）A．a(chǎn)、b對應時刻，的速度相同B．a(chǎn)、c對應時刻，振動的回復力相同C．