简谐运动的回复力和能量案例分析.ppt

4．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 [例2] 如图所示，某一时刻弹簧振子的小球运动到平衡位置右侧，距平衡位置0点3cm处的B点，已知小球的质量为1kg，小球离开平衡位置的最大距离为5cm，弹簧的劲度系数为200N/m，求： (1)最大回复力的大小是多少？ (2)在B点时小球受到的回复力的大小和方向？ (3)此时小球的加速度大小和方向？ (4)小球的运动方向怎样？ O B 高中物理选修3-4 第十一章 机械振动 高中物理选修3-4 第十一章 机械振动 高中物理选修3-4 第十一章 机械振动 高中物理选修3-4 第十一章 机械振动 高中物理选修3-4 第十一章 机械振动 高中物理选修3-4 第十一章 机械振动 高中物理选修3-4 第十一章 机械振动 高中物理选修3-4 第十一章 机械振动 高中物理选修3-4 第十一章 机械振动 高中物理选修3-4 第十一章 机械振动 高中物理选修3-4 第十一章 机械振动 高中物理选修3-4 第十一章 机械振动 高中物理选修3-4 第十一章 机械振动 1、描述简谐运动的物理量 振幅：描述振动强弱； 周期和频率：描述振动快慢; 相位：描述振动步调. 2、简谐运动的表达式： 复习回顾 第三节 简谐运动的回复力和能量 思考与讨论 O A B O A B C D O A B C D O A B C D O A B C D 物体做简谐运动时，所受的合力有什么特点？ O A B C D O A B C D O A B C D O B C D A X X X X X X F F F F F F 一、简谐运动的回复力 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 由于力F的方向总是与位移X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 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 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. (胡克定律) k ----弹簧的劲度系数(常量) x ----振子离开平衡位置的位移,简称位移, 方向总是背离平衡位置. (1)大小: 一、简谐运动的回复力 (2)方向: 总是指向平衡位置. 物体做简谐运动的条件是什么？ 简谐运动是什么性质的运动？ 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.简谐运动的动力学特点（条件） F回=–kx 6.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。 简谐运动是变加速运动 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 分析总结：结合下图完成下表 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。 二、简谐运动的能量 试画出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 A B O 简谐运动的能量由劲度系数和振幅决定.劲度系数越大, 振动的能量越大；振幅越大，振动的能量越大. 竖直方向振动的弹簧振子所做的振动是简谐运动吗？ 思考题