人教版（2019）高二 选择性必修 第一册 物理 课件 2.3简谐运动的回复力和能量
文档属性
| 名称 | 人教版（2019）高二 选择性必修 第一册 物理 课件 2.3简谐运动的回复力和能量 |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 511.9KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-09-08 14:16:15 | ||
图片预览
文档简介
简谐运动的回复力和能量
O
A
B
O
A
B
C
D
O
A
B
C
D
O
A
B
C
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A
B
C
D
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A
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物体做简谐运动时，
所受的合力有什么特点？
弹簧振子所受的合力????与振子位移????的大小成正比，且合力????的方向总是与位移????的方向相反。
?
式中????为弹簧的劲度系数
?
由于力????的方向总是与位移????的方向相反，即总是指向平衡位置。它的作用总是要把物体拉回到平衡位置。所以称为回复力。
?
?????＝?????????
?
O
A
B
一、简谐运动的回复力
O
A
B
一、简谐运动的回复力
1.定义：使振子回到平衡位置的力。
2.特点：按力的作用效果命名，方向始终指向平衡位置。
3.回复力来源：振动方向上的合外力。
?????＝?????????
?
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}
A
A→O
O
A→O
B
????
????、????
????
动能
势能
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}
A
A→O
O
A→O
B
动能
势能
O
A
B
简谐运动中的各个物理量变化规律
二、简谐运动的能量
向左最大
向左减小
向右最大
向右最大
0
向右最大
向右增大
向右减小
0
0
向右增大
向右减小
向左增大
0
向左最大
0
增大
最大
减小
0
最大
减小
0
增大
最大
简谐运动是变加速运动
二、简谐运动的能量
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
（1）当物体从最大位移处向平衡位置运动时，由于????与????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????与????的方向相反，物体做加速度越来越大的减速运动。
?
二、简谐运动的能量
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。
简谐运动的能量与振幅有关，振幅越大，振动的能量越大。
????
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机械能
势能
动能
????
?
????
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二、简谐运动的能量
竖直方向振动的弹簧振子所做的振动是简谐运动吗？
判断物体是否做简谐运动的方法：
（2）根据回复力的规律????=?????????去判断
?
（1）根据物体的振动图像去判断
【例题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
【例题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
【例题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
【例题4】关于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
1．把图中倾角为????的光滑斜面上的小球沿斜面拉下一段距离，然后松开。假设空气阻力可忽略不计，试证明小球的运动是简谐运动。
?
2．做简谐运动的物体经过A点时，加速度的大小是????????/????????，方向指向B点；当它经过B点时，加速度的大小是????????/????????，方向指向A点。若AB之间的距离是10cm，请确定它的平衡位置。
?
3．图为某物体做简谐运动的图像，在0~1.5s范围内回答下列问题。
（1）哪些时刻物体的回复力与0.4s时的回复力相同？
（2）哪些时刻物体的速度与0.4s时的速度相同？
（3）哪些时刻的动能与0.4s时的动能相同？
（4）哪段时间的加速度在减小？
（5）哪段时间的势能在增大？
一、简谐运动的回复力
1．简谐运动
如果质点所受的力与它偏离平衡位置 的大小成 ，并且总是指向平衡位置，质点的运动就是简谐运动。
2．回复力
使振动物体回到 的力。
3．回复力的方向
总是指向 。
4．回复力的表达式
F＝ 。即回复力与物体的位移大小成 ，
“－”表明回复力与位移方向始终 ，k是一个常数，由简谐运动系统决定。
位移
正比
平衡位置
平衡位置
－kx
正比
相反
二、简谐运动的能量
1．振动系统（弹簧振子）的状态与能量的对应关系：
弹簧振子运动的过程就是 和 互相转化的过程。
（1）在最大位移处， 最大， 为零。
（2）在平衡位置处， 最大， 最小。
2．简谐运动的能量特点：在简谐运动中，振动系统的机械能 ，而在实际运动中都有一定的能量损耗，因此简谐运动是一种 的模型。
动能
势能
势能
动能
动能
势能
守恒
理想化
O
A
B
O
A
B
C
D
O
A
B
C
D
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C
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B
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物体做简谐运动时，
所受的合力有什么特点？
弹簧振子所受的合力????与振子位移????的大小成正比，且合力????的方向总是与位移????的方向相反。
?
式中????为弹簧的劲度系数
?
由于力????的方向总是与位移????的方向相反，即总是指向平衡位置。它的作用总是要把物体拉回到平衡位置。所以称为回复力。
?
?????＝?????????
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O
A
B
一、简谐运动的回复力
O
A
B
一、简谐运动的回复力
1.定义：使振子回到平衡位置的力。
2.特点：按力的作用效果命名，方向始终指向平衡位置。
3.回复力来源：振动方向上的合外力。
?????＝?????????
?
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}
A
A→O
O
A→O
B
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????、????
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动能
势能
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}
A
A→O
O
A→O
B
动能
势能
O
A
B
简谐运动中的各个物理量变化规律
二、简谐运动的能量
向左最大
向左减小
向右最大
向右最大
0
向右最大
向右增大
向右减小
0
0
向右增大
向右减小
向左增大
0
向左最大
0
增大
最大
减小
0
最大
减小
0
增大
最大
简谐运动是变加速运动
二、简谐运动的能量
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
（1）当物体从最大位移处向平衡位置运动时，由于????与????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????与????的方向相反，物体做加速度越来越大的减速运动。
?
二、简谐运动的能量
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。
简谐运动的能量与振幅有关，振幅越大，振动的能量越大。
????
?
????
?
????
?
机械能
势能
动能
????
?
????
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二、简谐运动的能量
竖直方向振动的弹簧振子所做的振动是简谐运动吗？
判断物体是否做简谐运动的方法：
（2）根据回复力的规律????=?????????去判断
?
（1）根据物体的振动图像去判断
【例题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
【例题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
【例题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
【例题4】关于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
1．把图中倾角为????的光滑斜面上的小球沿斜面拉下一段距离，然后松开。假设空气阻力可忽略不计，试证明小球的运动是简谐运动。
?
2．做简谐运动的物体经过A点时，加速度的大小是????????/????????，方向指向B点；当它经过B点时，加速度的大小是????????/????????，方向指向A点。若AB之间的距离是10cm，请确定它的平衡位置。
?
3．图为某物体做简谐运动的图像，在0~1.5s范围内回答下列问题。
（1）哪些时刻物体的回复力与0.4s时的回复力相同？
（2）哪些时刻物体的速度与0.4s时的速度相同？
（3）哪些时刻的动能与0.4s时的动能相同？
（4）哪段时间的加速度在减小？
（5）哪段时间的势能在增大？
一、简谐运动的回复力
1．简谐运动
如果质点所受的力与它偏离平衡位置 的大小成 ，并且总是指向平衡位置，质点的运动就是简谐运动。
2．回复力
使振动物体回到 的力。
3．回复力的方向
总是指向 。
4．回复力的表达式
F＝ 。即回复力与物体的位移大小成 ，
“－”表明回复力与位移方向始终 ，k是一个常数，由简谐运动系统决定。
位移
正比
平衡位置
平衡位置
－kx
正比
相反
二、简谐运动的能量
1．振动系统（弹簧振子）的状态与能量的对应关系：
弹簧振子运动的过程就是 和 互相转化的过程。
（1）在最大位移处， 最大， 为零。
（2）在平衡位置处， 最大， 最小。
2．简谐运动的能量特点：在简谐运动中，振动系统的机械能 ，而在实际运动中都有一定的能量损耗，因此简谐运动是一种 的模型。
动能
势能
势能
动能
动能
势能
守恒
理想化