人教版高中物理选择性必修第一册精品课件 第2章 机械振动 3 简谐运动的回复力和能量 (2).ppt

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解析:振动物体运动到B点时速度恰为0,此时放上质量为m的物体,系统的机械能不变,即为此时弹簧储存的弹性势能,由于简谐运动中机械能守恒,所以振幅保持不变,因此选项A正确,B错误。由于机械能守恒,最大动能不变,所以选项C正确,D错误。随堂训练1.(多选)关于做简谐运动的物体的说法正确的是()A.加速度与位移方向有时相同,有时相反B.速度方向与加速度方向有时相同,有时相反C.速度方向与位移方向有时相同,有时相反D.加速度方向总是与位移方向相反答案:BCD解析:回复力的方向与位移的方向始终相反,加速度的方向与回复力的方向一致,选项A错误,D正确;当离开平衡位置时,速度与位移的方向相同,速度与加速度的方向相反,当向平衡位置运动时,速度与位移的方向相反,速度与加速度的方向相同,故选项B、C正确。2.如图甲所示,光滑水平杆上套着一个小球和一个弹簧,弹簧一端固定,另一端连接在小球上,忽略弹簧质量。小球以点O为平衡位置,在A、B两点之间做往复运动,它所受的回复力F随时间t变化的图像如图乙所示,则在2~3s的时间内,振子的动能Ek和势能Ep的变化情况是()A.Ek变小,Ep变大B.Ek变大,Ep变小C.Ek、Ep均变小D.Ek、Ep均变大答案:B甲乙解析:在2~3s的时间内,振子的回复力减小,则振子向平衡位置运动,速度变大,动能Ek变大,弹性势能Ep减小,故选项B正确,A、C、D错误。3.公路上匀速行驶的货车受一扰动,车上货物随车厢底板上下振动但不脱离底板。一段时间内货物在竖直方向上的振动可视为简谐运动,周期为T。竖直向上为正方向,以某时刻为计时起点,其振动图像如图所示,则()答案:C4.(多选)如图所示,轻质弹簧下面挂一个质量为m的物体,物体在竖直方向做振幅为A的简谐运动,当物体振动到最高点时,弹簧正好为原长。在物体做简谐运动的过程中,弹簧一直处于弹性限度内,重力加速度为g,则在物体振动过程中()A.物体在最低点时弹簧的弹力大小为2mgB.弹簧的弹性势能和物体的动能总和不变C.弹簧的最大弹性势能等于2mgAD.物体的最大动能等于mgA答案:AC解析:物体振动的平衡位置是物体静止时所受的重力和弹力相等的位置,由于物体到达最高点时,弹簧正好为原长,所以物体的振幅为,当物体在最低点时,弹力大小为2kA=2mg,选项A正确;由于只有重力和弹力做功,所以物体的动能、重力势能、弹簧的弹性势能之和保持不变,选项B错误;从最高点振动到最低点,物体的重力势能全部转化为弹簧的弹性势能,所以弹簧的最大弹性势能等于2mgA,选项C正确;物体在平衡位置时动能最大,由于从最高点到平衡位置物体下降的高度为A,弹簧的弹性势能增大,所以物体的最大动能一定小于mgA,选项D错误。*不积跬步,无以至千里;不积小流,无以成江海!3简谐运动的回复力和能量课前·基础认知课堂·重难突破素养·目标定位随堂训练素养·目标定位目标素养1.掌握简谐运动回复力的特征,能准确分析回复力的来源,形成正确的物理观念,培养科学思维能力。2.理解简谐运动的规律,掌握在一次全振动过程中位移、加速度、速度和能量的变化规律。3.会用能量守恒的观点,分析水平弹簧振子中动能、势能、总能量的变化规律,培养分析解决实际问题的能力。知识概览课前·基础认知一、简谐运动的回复力1.回复力。2.简谐运动的动力学定义。如果物体在运动方向上所受的力与它偏离平衡位置位移的大小成正比,并且总是指向平衡位置,质点的运动就是简谐运动。微思考1做简谐运动的质点,任意时刻回复力(不为零)的方向总与位移的方向相反吗?提示:是的。回复力是指向平衡位置的,而位移是以平衡位置为起点指向质点所在位置的,所以二者的方向总是相反的。二、简谐运动的能量1.弹簧振子的状态与能量的关系。(1)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。(2)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。2.弹簧振子的能量。沿水平方向振动的弹簧振子的势能为弹性势能,其大小取决于弹簧的形变量。(1)小球到达最大位移时,动能为0,势能最大。(2)小球通过平衡位置时,动能最大,势能为0。(3)在弹簧振子运动的任意位置,系统的动能与势能之和都是一定的,遵守机械能守恒定律。实际的运动都有一定的能量损耗,所以简谐运动是一种理想化的模型。微思考2对于一个确定的振动系统,简谐运动的能量由什么决定?提示:振幅。振幅越大,系统的能量越大。课堂·重难突破一对回复力和加速度的理解重难归纳1.回复力的来源。(1)回复力是指将振动的物体拉回到平衡位置的力,同向心力

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