第11章 第3节　简谐运动的回复力和能量.ppt

学案一　简谐运动的回复力 学案二　简谐运动的能量 1．回复力 (1)方向特点：总是指向____________． (2)作用效果：把物体拉回到___________． (3)来源：回复力是根据力的________(选填“性质”或“效果”)命名的．回复力也可以是重力、弹力或摩擦力，或几个力的合力，或某个力的分力等． (4)表达式：F＝________，即回复力与物体的位移大小成________，________表明回复力方向总是与位移的方向相反，k是一个常数，由振动系统决定． 2．简谐运动的动力学定义 如果质点所受的力与它偏离平衡位置位移的大小成________，并且总是指向___________，质点的运动就是简谐运动． 简谐运动的特征及判定方法 1．简谐运动的特征 (1)动力学特征：F回＝－kx. 回复力的大小跟位移大小成正比，“－”表示回复力F的方向与位移x的方向相反． (2)运动学特征：a＝－kx/m. 简谐运动是一种变加速的往复运动，“－”表示加速度a的方向与位移x的方向相反． 3．判断物体做简谐运动的程序 (1)首先确定物体振动的平衡位置，列出F回＝0的方程． (2)在平衡位置的基础上，假设物体发生一段很小的位移x，通过受力分析，列出回复力的方程，提取x得到F回＝－kx即可确定物体做简谐运动． 如图所示，质量为m的物体A放置在质量为M的物体B上，B与轻质弹簧相连，它们一起在光滑水平面上做简谐运动，振动过程中A、B之间无相对运动．设弹簧的劲度系数为k，当物体离开平衡位置的位移为x时，A、B间摩擦力的大小等于(　　) 思路点拨： 答案：D 【题后总结】分析物体做简谐运动的回复力，首先要明确回复力是效果力，是由物体受到的其他力来充当的，千万不要认为回复力是物体受到的一种新力． 【训练】 1．弹簧振子在光滑水平面上做简谐运动，在振子向平衡位置运动的过程中(　　) A．振子所受的回复力逐渐增大 B．振子的位移逐渐增大 C．振子的速度逐渐减小 D．振子的加速度逐渐减小 答案：D 2．关于简谐运动的回复力，下列说法正确的是(　　) A．可以是恒力 B．可以是方向不变而大小变化的力 C．可以是大小不变而方向改变的力 D．是大小和方向均改变的力 解析：由简谐运动的动力学条件F＝－kx可知，因位移x的大小方向不断做周期性变化，所以回复力的大小和方向也做周期性的变化，故选项D正确． 答案：D 3．(多选)关于振动物体的平衡位置，下列说法正确的是 (　　) A．是加速度改变方向的位置 B．回复力为零的位置 C．速度最大的位置 D．加速度最大的位置 答案：ABC 4．如图所示，在水平方向上振动的弹簧振子的受力情况是(　　) A．重力、支持力和弹簧的弹力 B．重力、支持力、弹簧的弹力和回复力 C．重力、支持力和回复力 D．重力、支持力、摩擦力和回复力 解析：弹簧振子受重力、支持力和弹簧的弹力三个力的作用． 答案：A 5．(多选)如图所示，物体A置于物体B上，一轻质弹簧一端固定，另一端与B相连，在弹性限度范围内，A和B一起在光滑水平面上做简谐运动(不计空气阻力)，并保持相对静止．则下列说法正确的是(　　) A．A和B均做简谐运动 B．作用在A上的静摩擦力大小与弹簧的形变量成正比 C．B对A的静摩擦力对A做功，而A对B的静摩擦力对B不做功 D．B对A的静摩擦力始终对A做正功，而A对B的静摩擦力始终对B做负功 解析： 答案：AB 1．振动系统的状态与能量的关系 (1)振子的速度与动能：速度不断变化，动能也____________． (2)弹簧的形变量与势能：弹簧的形变量在不断变化，因而它的势能也在___________． 2．简谐运动的能量 一般指振动系统的机械能，振动的过程就是________和________相互转化的过程． (1)在最大位移处，________最大，动能为零． (2)在平衡位置处，动能________，势能________． (3)在简谐运动中，振动系统的机械能________(选填“守恒”或“减小”)，因此简谐运动是一种理想化的模型． 3．决定能量大小的因素 振动系统的机械能跟________有关，________越大，机械能就越大，振动越强．一个确定的简谐运动是________振动． 简谐运动中各物理量的变化规律 1．振子以O为平衡位置在A、B之间做简谐运动，各物理量的变化规律为： 2．各个物理量对应关系不同 位置不同，位移不同，加速度、回复力不同，但是速度、动能、势能可能相同，也可能不同． (多选)如图所示是弹簧振子做简谐运动的振动图象，可以判定(　　) 解析： 【题后总结】要掌握简谐运动的动能和势能的变化规律，就必须明确物体的实际振动情况．结合路径草图或振动图象，确定物体所处的位置、状态及变化过