《简谐运动的回复力和能量》名师课件2.pptVIP

高二物理人教版选修3-4简谐运动的回复力和能量石家庄市鹿泉区实验高级中学王密珠第三节简谐运动的回复力和能量情景设置

物体做匀变速直线运动时，所受的合力大小、方向都不变;物体做匀速圆周运动时，所受的合力大小不变、方向与速度方向垂直并指向圆心。物体做简谐运动时，所受到的合力有什么特点呢?

弹簧振子在运动过程中受到哪些力的作用？合力由什么力提供？合力的大小在振子运动过程中如何变化？合力的方向向哪？合力的方向与位移方向有什么关系？B→OO→A

A→OO→B位移的方向力的方向位移方向与力的方向的关系向右向左向左向右向右向右向左向左相反相反相反相反弹簧弹力与位移的关系式.“-”表示弹簧弹力方向始终与位移方向相反。k----弹簧的劲度系数(常量)x----振子离开平衡位置的位移总结弹簧振子弹力的特点：大小与位移成正比方向与位移方向相反方向总是指向平衡位置简谐运动的定义：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回复力是根据力的效果命名的力共39页*练习：做简谐运动的物体,其加速度a随位移x的变化规律应是下图中的哪一个()答案:B

共39页*练习:弹簧下端挂一质量为M的钢球,如右图所示,试证明此系统在竖直方向上做的机械振动为简谐运动.

证明:设弹簧的劲度系数为k,在弹性限度内把钢球向下拉一段距离至A点.如图甲所示.

在钢球振动中到达平衡位置O点下方某一点B,此时振子的位移为x.

在平衡位置时,弹簧伸长x0.

由平衡方程Mg-kx0=0.

在B点F回=Mg-k(x+x0)=-kx.

由于B是振动中的任一位置,可见钢球受

合外力与它的位移的关系符合简谐运动

的受力特点.即该振动为简谐运动.

共39页*二、简谐运动的能量（动力学角度分析）位置AA→OOO→BB位移大小?????速度大小?????回复力大小?????动能?????势能?????总能?????最大最大0最大不变0不变不变不变不变最大最大最大00000最大最大

如果没有摩擦力和空气阻力，在简谐运动过程中就只有动能和势能的相互转化，振动的机械能守恒。振动系统的能量与振动的振幅有关。总结动能大小的变化规律总结弹性势能的变化规律总结总能量的变化规律共39页*如右图所示为一弹簧振子的振动图象,由此可知()

A.在t1时刻,振子的动能最大,所受的弹力最大

B.在t2时刻,振子的动能最大,所受的弹力最小

C.在t3时刻,振子的动能最大,所受的弹力最小

D.在t4时刻,振子的动能最大,所受的弹力最大

答案:B

从图像的角度认识能量（注意对应）三、简谐运动的运动性质分析：从B→O从从A→O从O→BO→A四、简谐运动的特点：1、回复力与位移成正比而方向相反，总是指向平衡位置。2、简谐运动是一种理想化的运动，振动过程中无阻力，所以振动系统机械能守恒。3、简谐运动是一种非匀变速运动。4、在平衡位置位移、回复力、加速度、弹性势能最小，动能最大。在最大位移处位移、回复力、加速度、弹性势能最大，动能最小。5、具有往复性，对称性、周期性。简谐运动中的特殊位置物理量的关系（1）关于平衡位置的对称点（从位移、回复力、加速度、速度、动能、弹性势能的大小和方向的角度分析）（2）先后通过同一位置简谐振动中的特殊位置物理量的关系（1）关于平衡位置的对称点①a、F、S大小相同，方向相反；动能势能相同②V大小相同，方向不一定（2）先后通过同一位置①a、F、S，动能势能相同②V大小相同，方向相反振子连续两次通过P位置，下列各量哪些是相同的？ 位移（）回复力（）加速度（）动能（）势能（）速率（）速度（