2.3 简谐运动的回复力和能量（课件）-高二物理同步精品课堂（人教版2019选择性必修第一册） .pptxVIP

第二章：第3节

简谐运动的回复力和能量

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目录

CONTENT

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简谐运动的回复力

简谐运动的能量

巩固提升

温故知新

02.

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运动形式

受力特点

力大小变化情况

与速度的方向关系

匀速直线运动

匀变速直线运动

匀变速曲线运动

匀速圆周运动

……

……

……

F合与v在一条直线上

F合与v方向有一夹角

F合与v方向始终垂直

问题与思考

02.

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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。

思考1:小球为什么会做往复运动?

存在力和惯性

思考2:小球的受力满足什么特点才会做这种运动呢？

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受力及特点

03.

所受合力总是指向平衡位置

简谐运动

的回复力

第一部分

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简谐运动的回复力

01.

1.定义:使振子回到平衡位置的力

2.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.

3.大小:F=-kx

“-”表示回复力方向始终与位移方向相反.

4.方向:总是指向平衡位置.

回复力是按力的作用效果命名的

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简谐运动的另一种表述

02.

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。

简谐运动：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。

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判断物体是否做简谐运动的两种方法

03.

1.x-t图像为正弦曲线

2.F-x满足F=-kx的形式

3.常用步骤：

（1）找平衡位置（2）找回复力

（3）找F=kx（4）找方向关系

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问题与思考1

04.

如图，一弹簧上端固定，劲度系数为k，另一端挂一质量为m的小球，平衡位置时弹簧的形变量为x0，释放后小球做上下运动，弹簧此时没有超出弹性限度，小球的运动是简谐运动吗？其回复力是谁提供的？

证明：平衡位置时弹簧的形变量为x0，则mg=kx0

当小球向下运动到离平衡位置的距离是x时，

回复力：F=mg-k(x0+x)得F=-kx，

即小球的运动是简谐运动。

重力和弹力的合力提供回复力

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问题与思考2

05.

弹簧振子中小球的速度在不断变化，因而它的动能在不断变化;弹簧的伸长量或压缩量在不断变化，因而它的势能也在不断变化。弹簧振子的能量变化具有什么规律呢?

简谐运动

的能量

第二部分

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做一做——完成表格

01.

X

v

F、a

Q

Q-O

O

O-P

P

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

O

Q

P

规律：每次经过同一位置处，x、F、a均相同，v大小相等，方向不一定相同。加速度大小和方向都随时间做周期性的变化。

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动能

势能

Q

Q-O

O

O-P

P

0

增大

最大

减小

0

最大

减小

0

增大

最大

O

Q

P

机械能

不变

简谐运动的能量与振幅有关，振幅越大，振动的能量越大。

势能与动能是标量，同一位置必相同，对称位置也必相同。

做一做——完成表格

02.

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简谐运动的能量图像

03.

机械能

势能

动能

C

B

O

物体在做简谐运动时的Ek-t和Ep-t及E-t图象

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简谐运动的三大特征

04.

1．瞬时性:a、F、x具有瞬时对应性

2．对称性:

(1)关于平衡位置对称(2)运动时间对称。

3．周期性:

(1)若t2－t1＝nT，则t1、t2两时刻振动物体在同一位置，运动情况完全相同。(2)若t2－t1＝nT＋T/2，则t1、t2两时刻描述运动的物理量(x、F、a、v)大小均相等、方向相反(或均为零)。

总结提升

第四部分

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回复力

能量

回复力是使振子回到平衡位置的力，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.

例题1

例题精选

01.

【参考答案】B

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解析

例题解析

02.

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解析

例题解析

03.

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例题2

例题精选

04.

【参考答案】D

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解析

例题解析

05.

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解析

例题解析

06.

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例题3

例题精选

07.

【参考答案