高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册 2.3 简谐运动的回复力和能量 课件 （共14张PPT）

(共14张PPT)
天下熙熙，皆为利来；
天下攘攘，皆为利往。
——司马迁
那么简谐运动的来来往往，
是不是也有“力来力往”呢？
2.3 简谐运动的回复力和能量
一、简谐运动的回复力
2.方向：总是指向平衡位置
4.理解：回复力是按力的作用效果命名的（类似于向心力）受力分析不要多力哦
效果：总是把物体拉回到平衡位置。
1.定义：使振动物体回到平衡位置的力。
回复力与位移有什么样的定量关系呢？
3.大小：F= -kx 回复力位移大小成正比，与位移方向相反
弹簧振子回复力是谁提供的呢？
5.简谐运动第二种表述：如果质点所受的力与它偏离平衡位置的位移大小成正比，并且总是指向平衡位置,质点的运动就是简谐运动.即回复力满足 F= -kx的运动就是简谐运动 。对一般的简谐运动，k不一定是劲度系数而是回复力与位移的比例系数。
做简谐运动的物体,其加速度a随位移x的变化规律应是下图中的哪一个( ）
B
由F=－kx
新课讲授
思考与讨论：
（1）你认为以下五种情况，它们各自平衡位置在哪里？此处回复力等于多少？
（2）你认为以下五种情况，它们做振动的回复力由哪些力提供？
二、证明物体做简谐运动的两种方法
1：F=-kx
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
证明振动的 X-t 图象为正弦图象
2.x=Asin(ωt+φ)
证明:
①平衡状态时，有：mg-kx0=0
②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
D
三、简谐运动的能量
位置 Q Q→O O O→P P
位移的大小
速度的大小
动能
弹性势能
系统机械能
最大
↓
0
↑
最大
0
↑
最大
↓
0
0
↑
最大
↓
0
最大
↓
0
↑
最大
不变
不变
不变
不变
不变
O
P
Q
x
理解：
1.简谐运动中动能和势能相互转化，但机械能总量不变，即机械能守恒，是理想化模型。
2.简谐运动的能量与振幅有关，振幅越大，振动的能量越大。
3.物体在做简谐运动时的Ek-t和Ep-t及E-t图象
t
E
0
机械能
势能
动能
Q
P
O
1
如下图所示为一弹簧振子的振动图象，在下图中A、B、C、D、E、F各时刻中：
(1)哪些时刻振子有最大动能？(2)哪些时刻振子有相同速度？
(3)哪些时刻振子有最大势能？(4)哪些时刻振子有最大相同的加速度？
答案：
(1)B、D、F 时刻振子有最大动能
(2)A、C、E 时刻振子速度相同，B、F 时刻振子速度相同
(3)A、C、E 时刻振子有最大势能
(4)A、E 时刻有最大相同的加速度
解析：由图可知，B、D、F点在平衡位置，具有最大动能，而A、C、E点在最大位移处，具有最大势能。
根据振动方向：B、F两点向负方向振动，D点向正方向振动，可知D点与B、F点虽然速率相同，但方向相反。
根据位移：A、E两点位移相同，C点位移虽然大小与A、E两点相等，但方向相反可知C点与A、E点虽然受力相同，但方向相反，故加速度大小相等，方向相反。
C
课堂练习
如图所示，弹簧振子正在B、C之间做机械振动，当振子位于O点时弹簧为原长．在振子从C运动到O的过程中(　　)
A．速度不断增大，加速度不断增大
B．位移不断增大，加速度不断增大
C．速度不断增大，加速度不断减小
D．位移不断增大，加速度不断减小
C