简谐运动的回复力和能量公开.ppt

,透过现象看本质，用物理的眼光看世界，你才知道世界的无穷乐趣和奥秘。周亮,机械振动、简谐运动,定义:物体在平衡位置附近所做的往复运动，叫做机械振动通常简称振动最简单、最基本的振动是简谐运动,原来静止时的位置,一个理想模型,a、小球可看作质点且阻力忽略不计b、弹簧的质量忽略不计,弹簧振子,简谐运动的位移:,总是从平衡位置指向某时刻振子所处位置,1、定义法:位移随时间按正弦规律变化.,3、图象法:是正弦曲线.,2、公式法：,一、简谐运动中的位移与速度分析,X,v,A,A-O,O,O-B,B,向左最大,向左减小,向右最大,向右最大,0,向右增大,0,向右增大,向右减小,0,O,A,B,C,D,做简谐运动的物体，当位移为负值时，以下说法正确的是（）,B,课堂思考,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,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，加速度一定为零B振子速度为零时，加速度最大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,ABD,课堂思考,11.3从动力学观点和能量观点分析“为什么”,匀速直线运动,运动形式,受力特点,合外力F=0,匀变速直线运动,恒定合力F与v直线,F=ma,匀速圆周运动,合F始终垂直v,F=man,（类）平抛运动,恒定合力F与v0垂直,F=ma,二、简谐运动中的受力分析,X,v,A,A-O,O,O-B,B,向左最大,向左减小,向右最大,向右最大,0,向右增大,0,向右增大,向右减小,0,O,A,B,F,向右最大,向右减小,0,向左增大,向左最大,C,D,竖直方向的振动,水平方向的振动（有摩擦力）,小球来回摆动动,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,三、回复力,简谐运动的合力特点,弹簧振子所受的合力F与振子位移X的大小成正比，且合力F的方向总是与位移X的方向相反。,式中K为弹簧的劲度系数,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。,5.简谐运动的运动学特点,简谐运动的回复力,K为回复力和位移的比值，而不是劲度系数k,.某人想判断以下振动是不是简谐运动，请你陈述求证的思路（1）粗细均匀的一条木筷，下端绕几圈铁丝，竖直浮在较大的筒中（图11.3-4）。把木筷往上提起一段距离后放手，木筷就在水中上下振动；（2）光滑圆弧面上有一个小球，把它从最低点移开一小段距离，放手后，小球以最低点为平衡位置左右振动（图11.3-5）,（2）根据回复力的规律F=-kx去判断,（1）根据物体的振动规律图像去判断,四、简谐运动中的能量转换,X,v,F、a,动能,势能,A,A-O,O,O-B,B,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,O,A,B,2、简谐运动的能量与振幅有关，振幅越大，振动的能量越大,1、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。,四、简谐运动的能量,关于弹簧振子做简谐运动时的能量，下列说法正确的有（）,ABC,课堂思考,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,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（）,CD,课堂思考,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,图11.3-6为某物体做简谐运动的图像，在所画曲线的范围内回答下列问题。,哪些时刻物体的回复力与0.4s时刻的回复力相同？哪些时刻物体的速度与0.4s时刻的速度相同？哪些时刻的动能与0.4s时刻的动能相同？哪些时间的加速度在减小？哪些时间的势能在增大？,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,课堂练习,关于弹簧振子做简谐运动时的能量，下列说法正确的有（）,ABC,课堂练习,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,如图是质点做简谐振动的图像，由此可知（）At=0时，质点的位移、速度均为零Bt=1s时，质点的位移为正向最大，速度为零，加速度为负向最大Ct=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,课堂练习,如图所示，是一弹簧振子，设向右方向为正，O为平衡位置，则（）AAO位移为负值，速度为正值BOB时，位移为正值，加速度为负值CBO时，位移为负值，速度为负值DOA时，位移为负值，加速度为正值,ABD,课堂练习,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（