【物理】简谐运动的回复力和能量 课件三-2023-2024学年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物理人教版（新教材）选择性必修第一册OABOABCDOABCDOABCDOABCD物体做简谐运动时，所受的合力有什么特点？OABCDOABCDOABCDOBCDAXXXXXXFFFFFF当我们把弹簧振子的小球拉离平衡位置释放后，小球就会在平衡位置附近做简谐运动。小球的受力满足什么特点才会做这种运动呢？问题：？弹簧振子为什么会做往复运动?1.存在力2.惯性这个力有什么特点?物体做简谐运动时，所受的合力有什么特点？OABCDOABCDOABCDOABCDOABCDOABCDOABCDOBCDAxxxxxxFFFFFF总是指向平衡位置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.来源：回复力可以是弹力,也可以是其它力(包括摩擦力);可以是某一个力，或几个力的合力,或者某个力的分力.一.简谐运动的回复力4.公式:“-”表示回复力方向始终与位移方向相反.(1)大小:(2)方向:总是指向平衡位置.弹簧的劲度系数(常量)离开平衡位置的位移弹簧振子的加速度有何特点呢？a=F/m,与回复力变化情况相同。简谐运动的定义的另一种表述：注意：对一般的简谐运动，由于回复力不一定是弹簧的弹力，，所以k不一定是劲度系数而是回复力与位移的比例系数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两种判断物体是否做简谐运动的方法①x-t图像为正弦曲线②F-x

满足F=-kx的形式用第二种方法来判断竖直的弹簧拉一个小球的振动是不是简谐运动？证明步骤：1、找平衡位置2、找回复力3、找F=kx4、找方向关系总结规定向下为正方向平衡位置:C点弹力:振子受的回复力此时弹簧振子的回复力还是不是弹簧的弹力？不是，是重力和弹力的合力。注：回复力是按照力的作用效果来命名的．可能是一个力的分力，也可能是几个力的合力．思考

例1、图所示为一弹簧振子，O为平衡位置，设向右为正方向，振子在B、C之间振动时（）A．B至O位移为负、回复力为正B．O至C位移为正、加速度为负C．C至O位移为负、加速度为正D．O至B位移为负、速度为负OCBCOBCDAxFOABCDxFOABCDxFv例2．如图所示，弹簧振子B上放一个物块A，在A与B一起做简谐运动的过程中，下列关于A受力的说法中正确的是(

)A．物块A受重力、支持力及弹簧对它的恒定的弹力B．物块A受重力、支持力及弹簧对它的大小和方向都随时间变化的弹力C．物块A受重力、支持力及B对它的恒定的摩擦力D．物块A受重力、支持力及B对它的大小和方向都随时间变化的摩擦力D

A.Ff/kB.

2Ff/k

C.

3Ff/kD.

4Ff/kC二、简谐运动中的各个物理量变化规律XvF、a动能势能AA-OOO-BB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00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OAB1、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.2、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。3、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。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。3、物体在做简谐运动时的Ek-t和Ep-t及E-t图象tE0机械能势能动能ABO1．关于正在做简谐运动的水平弹簧振子，下列说法正确的是（）A．振子的位移方向和加速度方向总是相同B．振子的位移方向和回复力方向总是相同C．振子的位移最大时加速度最小D．振子的位移最大时弹簧的弹性势能最大D练习2．如图为某质点做简谐运动的图像，在0~1.5s范围内，以下说法正确的是（）A．该质点的振动周期为7s，振幅为4cmB．0.4s与0.6s，物体的加速度相同，速度也相同C．0.1s与1.3s，物体的回复力最大，动能最小D．0.1s至0.5s这段时间，质点的位移方向和速度方向都发生了改变C3．以下关于简谐振动的说法正确的是（）A．振子在除平衡位置外的其它位置时，回复力的方向与振动位移的方向一定相反B．振子通过同一位置时，速度一定相同C．振幅是振动位移的最大值，是矢量D．简谐振动是加速度不变的匀变速运动A4．下列说法的正确的是（）A．回复力的方向总是与位移的方向相反B．回复力的方向总是与加速度的方向相反C．水平弹簧振子运动到平衡位置时，回复力为零，因此能量一定为零D．回复力的大小与速度大小无关，速度增大时，回复力可能增大，也可能减小A5．一个水平弹簧振子的振动图像如图所示，已知小球质量为20g，弹簧的劲度系数为20N/m，下列说法正确的是（）A．小球位移随时间变化的关系式为B．在第1s末到第2s末这段时间内，小球的动能在减少、弹性势能在增加C．小球的最大加速度为100m/s2D．该小球在0-50s内的位移为0cm，路程为2.5mD6．弹簧振子做简谐运动，振子的位移x随时间t的变化如图所示，下列说法正确的是（）A．弹簧振子的周期为1.6s，振幅是24cmB．t=0.2s时，振子的加速度方向沿+x方向C．t=0.4s到t=0.8s的时间内，振子的速度逐渐增大D．t=0.8s到t=1.2s的时间内，振子的动能逐渐增大C7．把一个小球套在光滑细杆上，球与轻弹簧相连组成弹簧振子，小球沿杆在水平方向做简谐运动，平衡位置为O，小球在A、B间振动，如图所示，下列结论正确的是（）A．小球在O位置时，动能最大，加速度最小B．小球在A、B位置时，动能最大，加速度最大C．小球从A经O到B的过程中，回复力一直做正功D．小球在O位置时系统的总能量大于小球在B位置时系统的总能量A8．下列说法正确的是（）A．单摆运动到平衡位置时，回复力为零B．竖直方向的弹簧振子做简谐运动时，在平衡位置处弹簧弹力为零C．水平放置的弹簧振子做简谐运动时的能量等于在平衡位置时振子的动能D．单摆的周期与摆球的质量有关AC9．关于简谐运动的理解，下列说法中正确的是（）A．简谐运动是非匀变速运动B．周期、频率是表征物体做简谐运动快慢程度的物理量C．位移减小时，加速度减小，速度增大D．位移的方向总跟加速度的方向相反，跟速度的方向相同ABC10．关于简谐运动的理解，下列说法中正确的是（）A．简谐运动是匀变速运动B．位移减小时，速度增大C．位移的方向总跟速度的方向相同D．物体运动方向指向平衡位置时，速度方向与位移方向相反；背离平衡位置时，速度方向与位移方向相同BD11．