11.3 简谐运动的回复力和能量
文档属性
| 名称 | 11.3 简谐运动的回复力和能量 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 62.6KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2012-06-05 15:30:14 | ||
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文档简介
(共17张PPT)
11.3 简谐运动的回复力和能量
2m
一、简谐运动的回复力
1.定义:
2.特点:
按力的作用效果命名，方向始终指向平衡位置
使振子回到平衡位置的力
3、回复力来源：
振动方向上的合外力
如果质点所受的回复力与它偏离平衡位置的位移大小成正比，并且始终指向平衡位置（即与位移方向相反）,质点的运动就是简谐运动。
4.简谐运动的动力学特点
F回=–kx
5.简谐运动的运动学特点
（1）当物体从最大位移处向平衡位置运动时，由于v与a的方向一致，物体做加速度越来越小的加速运动。
（2）当物体从平衡位置向最大位移处运动时，由于v与a的方向相反，物体做加速度越来越大的减速运动。
简谐运动的加速度大小和方向都随时间做周期性的变化，所以
简谐运动是变加速运动
二.简谐运动的能量
简谐运动的能量与振幅有关，振幅越大，振动的能量越大
简谐运动中动能和势能在发生相互转化，但机械能的总量保持不变，即机械能守恒。
简谐运动中的各个物理量变化规律
O
A
A A－O O O－B B
x
v
F、a
动能
势能
总机械能
向左减小
向右增大
向右减小
动能增大
势能减小
B
向右增大
向右减小
向左增大
动能减小
势能增大
不变
向左最大
向右最大
0
0
向右最大
0
0
向右最大
向左最大
动能最大
势能为0
动能为0
势能最大
动能为0
势能最大
O
B
A
F
F
判断物体是否做简谐运动的方法：
（1）根据物体的振动图像去判断
（2）根据回复力的规律F=-kx去判断
思考题：
竖直方向振动的弹簧振子所做的振动是简谐运动吗？
证明:
竖直悬挂的弹簧振子做简谐运动
证明步骤：
1、找平衡位置
2、找回复力
3、找F=kx
4、找方向关系
证明:平衡状态时有:
mg=-kx0
当向下拉动x长度时弹簧所受的
合外力为
F=-k(x+x0)+mg
=-kx-kx0+mg
=-kx
(符合简谐运动的公式)
练习1:做简谐运动的物体，当位移为负值时，以下说法正确的是 （ ）
A．速度一定为正值，加速度一定为正值
B．速度不一定为正值，但加速度一定为正值
C．速度一定为负值，加速度一定为正值
D．速度不一定为负值，加速度一定为负值
B
2、在简谐运动中，振子每次经过同一位置时，下列各组中描述振动的物理量总是相同的是 （ ）
A．速度、加速度、动能
B．加速度、回复力和位移
C．加速度、动能和位移
D．位移、动能、回复力
BCD
3、当一弹簧振子在竖直方向上做简谐运动时，下列说法正确的（ ）
A．振子在振动过程中，速度相同时，弹簧的长度一定相等
B．振子从最低点向平衡位置运动过程中，弹簧弹力始终做负功
C．振子在振动过程中的回复力由弹簧的弹力和振子的重力的合力提供
D．振子在振动过程中，系统的机械能一定守恒
CD
4、关于水平方向弹簧振子做简谐运动时的能量，下列说法正确的有 （ ）
A．等于在平衡位置时振子的动能
B．等于在最大位移时弹簧的弹性势能
C．等于任意时刻振子动能与弹簧弹性势能之和
D．位移越大振动能量也越大
ABC
5．如图是质点做简谐振动的图像，由此可知（ ）
A．t=0时，质点的位移、速度均为零
B．t=1s时，质点的位移为正向最大，速度为零，加速度为负向最大
C．t=2s时，质点的位移为零，速度为负向最大值，加速度为零
D．质点的振幅为5cm，周期为2s
BC
6.弹簧振子作简谐运动时，以下说法正确的是： A．振子通过平衡位置时，回复力一定为零
B．振子做减速运动，加速度却在增大
C．振子向平衡位置运动时，加速度方向与速度方向相反
D．振子远离平衡位置运动时，加速度方向与速度方向相反
8.一个弹簧振子在光滑的水平面上做简谐运动,其中有两个时刻弹簧振子的弹力大小相等,但方向相反,则这两个时刻振子的 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．以上三项都不一定大小相等方向相反
7.如图所示，是一弹簧振子，设向右方向为正，O为平衡位置，则：
A．A→O位移为负值，速度为正值
B．O→B时，位移为正值，加速度为负值
C．B→O时，位移为负值，速度为负值
D．O→A时，位移为负值，加速度为正值
A
B
O
ABD
ABD
B
11.3 简谐运动的回复力和能量
2m
一、简谐运动的回复力
1.定义:
2.特点:
按力的作用效果命名，方向始终指向平衡位置
使振子回到平衡位置的力
3、回复力来源：
振动方向上的合外力
如果质点所受的回复力与它偏离平衡位置的位移大小成正比，并且始终指向平衡位置（即与位移方向相反）,质点的运动就是简谐运动。
4.简谐运动的动力学特点
F回=–kx
5.简谐运动的运动学特点
（1）当物体从最大位移处向平衡位置运动时，由于v与a的方向一致，物体做加速度越来越小的加速运动。
（2）当物体从平衡位置向最大位移处运动时，由于v与a的方向相反，物体做加速度越来越大的减速运动。
简谐运动的加速度大小和方向都随时间做周期性的变化，所以
简谐运动是变加速运动
二.简谐运动的能量
简谐运动的能量与振幅有关，振幅越大，振动的能量越大
简谐运动中动能和势能在发生相互转化，但机械能的总量保持不变，即机械能守恒。
简谐运动中的各个物理量变化规律
O
A
A A－O O O－B B
x
v
F、a
动能
势能
总机械能
向左减小
向右增大
向右减小
动能增大
势能减小
B
向右增大
向右减小
向左增大
动能减小
势能增大
不变
向左最大
向右最大
0
0
向右最大
0
0
向右最大
向左最大
动能最大
势能为0
动能为0
势能最大
动能为0
势能最大
O
B
A
F
F
判断物体是否做简谐运动的方法：
（1）根据物体的振动图像去判断
（2）根据回复力的规律F=-kx去判断
思考题：
竖直方向振动的弹簧振子所做的振动是简谐运动吗？
证明:
竖直悬挂的弹簧振子做简谐运动
证明步骤：
1、找平衡位置
2、找回复力
3、找F=kx
4、找方向关系
证明:平衡状态时有:
mg=-kx0
当向下拉动x长度时弹簧所受的
合外力为
F=-k(x+x0)+mg
=-kx-kx0+mg
=-kx
(符合简谐运动的公式)
练习1:做简谐运动的物体，当位移为负值时，以下说法正确的是 （ ）
A．速度一定为正值，加速度一定为正值
B．速度不一定为正值，但加速度一定为正值
C．速度一定为负值，加速度一定为正值
D．速度不一定为负值，加速度一定为负值
B
2、在简谐运动中，振子每次经过同一位置时，下列各组中描述振动的物理量总是相同的是 （ ）
A．速度、加速度、动能
B．加速度、回复力和位移
C．加速度、动能和位移
D．位移、动能、回复力
BCD
3、当一弹簧振子在竖直方向上做简谐运动时，下列说法正确的（ ）
A．振子在振动过程中，速度相同时，弹簧的长度一定相等
B．振子从最低点向平衡位置运动过程中，弹簧弹力始终做负功
C．振子在振动过程中的回复力由弹簧的弹力和振子的重力的合力提供
D．振子在振动过程中，系统的机械能一定守恒
CD
4、关于水平方向弹簧振子做简谐运动时的能量，下列说法正确的有 （ ）
A．等于在平衡位置时振子的动能
B．等于在最大位移时弹簧的弹性势能
C．等于任意时刻振子动能与弹簧弹性势能之和
D．位移越大振动能量也越大
ABC
5．如图是质点做简谐振动的图像，由此可知（ ）
A．t=0时，质点的位移、速度均为零
B．t=1s时，质点的位移为正向最大，速度为零，加速度为负向最大
C．t=2s时，质点的位移为零，速度为负向最大值，加速度为零
D．质点的振幅为5cm，周期为2s
BC
6.弹簧振子作简谐运动时，以下说法正确的是： A．振子通过平衡位置时，回复力一定为零
B．振子做减速运动，加速度却在增大
C．振子向平衡位置运动时，加速度方向与速度方向相反
D．振子远离平衡位置运动时，加速度方向与速度方向相反
8.一个弹簧振子在光滑的水平面上做简谐运动,其中有两个时刻弹簧振子的弹力大小相等,但方向相反,则这两个时刻振子的 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．以上三项都不一定大小相等方向相反
7.如图所示，是一弹簧振子，设向右方向为正，O为平衡位置，则：
A．A→O位移为负值，速度为正值
B．O→B时，位移为正值，加速度为负值
C．B→O时，位移为负值，速度为负值
D．O→A时，位移为负值，加速度为正值
A
B
O
ABD
ABD
B