簡諧運動的回復力和能量ppt課件

1、高中物理選修高中物理選修3-4 3-4 第十一章第十一章 機械振動機械振動11、描述簡諧運動的物理量、描述簡諧運動的物理量振幅：描述振動；振幅：描述振動；和頻率：描述振動快慢和頻率：描述振動快慢;：描述振動：描述振動. 2、簡諧運動的表達式：、簡諧運動的表達式：)sin(tAx復習回顧復習回顧高中物理選修高中物理選修3-4 3-4 第十一章第十一章 機械振動機械振動第三節(jié)第三節(jié) 簡諧運動的回復力和能量簡諧運動的回復力和能量2.高中物理選修高中物理選修3-4 3-4 第十一章第十一章 機械振動機械振動3思考與討論思考與討論O OA AB BO OA AB BC CD DO OA AB BC CD

2、 DO OA AB BC CD DO OA AB BC CD D物體做簡諧運動時，所受的合力有什么特點？物體做簡諧運動時，所受的合力有什么特點？O OA AB BC CD DO OA AB BC CD DO OA AB BC CD DO OB BC CD DA AXXXXXXFFFFFF高中物理選修高中物理選修3-4 3-4 第十一章第十一章 機械振動機械振動4 一、簡諧運動的回復力一、簡諧運動的回復力彈簧振子所受的合力彈簧振子所受的合力F F與振子位移與振子位移X X的大小成正比，且合力的大小成正比，且合力F F的方向總是與位移的方向總是與位移X X的方的方向相反。向相反。kxF式中式中K

3、K為彈簧的勁度系數(shù)為彈簧的勁度系數(shù) 由于力由于力F F的方向總是與位移的方向總是與位移X X的方向相反，即總是指向平衡位置。它的作用總是的方向相反，即總是指向平衡位置。它的作用總是要把物體拉回到平衡位置。所以稱為回復力要把物體拉回到平衡位置。所以稱為回復力高中物理選修高中物理選修3-4 3-4 第十一章第十一章 機械振動機械振動51.1.定義定義: :2.2.特點特點: :按力的作用效果命名，按力的作用效果命名，方向始終指向平衡位置方向始終指向平衡位置 使振子回到平衡位置的力使振子回到平衡位置的力3 3、回復力來源：、回復力來源：振動方向上的合外力振動方向上的合外力 一、簡諧運動的回復力一、簡

4、諧運動的回復力高中物理選修高中物理選修3-4 3-4 第十一章第十一章 機械振動機械振動6kxF4.4.公式公式: :“-” “-” 表示回復力方向始終與位移方向相反表示回復力方向始終與位移方向相反. .kxF(胡克定律胡克定律)k k - -彈簧的勁度系數(shù)彈簧的勁度系數(shù)( (常量常量) )x x - -振子離開平衡位置的位移振子離開平衡位置的位移, ,簡稱位移簡稱位移, , 方向總是背離平衡位置方向總是背離平衡位置. .(1)(1)大小大小: : 一、簡諧運動的回復力一、簡諧運動的回復力(2)2)方向方向: : 總是指向平衡位置總是指向平衡位置. .高中物理選修高中物理選修3-4 3-4 第

5、十一章第十一章 機械振動機械振動7物體做簡諧運動的條件是什么？物體做簡諧運動的條件是什么？簡諧運動是什么性質(zhì)的運動？簡諧運動是什么性質(zhì)的運動？高中物理選修高中物理選修3-4 3-4 第十一章第十一章 機械振動機械振動8 如果質(zhì)點所受的回復力與它偏離平衡位置的位移大小成正比，并且始終指向如果質(zhì)點所受的回復力與它偏離平衡位置的位移大小成正比，并且始終指向平衡位置（即與位移方向相反）平衡位置（即與位移方向相反）, ,質(zhì)點的運動就是簡諧運動。質(zhì)點的運動就是簡諧運動。5.5.簡諧運動的動力學特點（條件）簡諧運動的動力學特點（條件） F F回回=kxkxmkxa6.6.簡諧運動的運動學特點簡諧運動的運動學

6、特點高中物理選修高中物理選修3-4 3-4 第十一章第十一章 機械振動機械振動9（1 1）當物體從最大位移處向平衡位置運動時，由于）當物體從最大位移處向平衡位置運動時，由于v v與與a a的方向一致，物體做加速度的方向一致，物體做加速度越來越小的加速運動。越來越小的加速運動。（2 2）當物體從平衡位置向最大位移處運動時，由于）當物體從平衡位置向最大位移處運動時，由于v v與與a a的方向相反，物體做加速度的方向相反，物體做加速度越來越大的減速運動。越來越大的減速運動。簡諧運動是變加速運動簡諧運動是變加速運動高中物理選修高中物理選修3-4 3-4 第十一章第十一章 機械振動機械振動10X Xv

7、vF F、a a動能動能勢能勢能A AA-OA-OO OO-BO-BB B向左最大向左最大向左向左減小減小向向右右最大最大向向右右最大最大0 0向右最大向右最大向右增大向右增大向右減小向右減小0 00 0向右增大向右增大向右減小向右減小向向左左增大增大0 0向左最大向左最大0 0增大增大最大最大減小減小0 0最大最大減小減小0 0增大增大最大最大O OA AB B分析總結：結合下圖完成下表分析總結：結合下圖完成下表高中物理選修高中物理選修3-4 3-4 第十一章第十一章 機械振動機械振動11 簡諧運動中動能和勢能在發(fā)生相互轉化，但機械能的總量保持不變，即機械簡諧運動中動能和勢能在發(fā)生相互轉化，

8、但機械能的總量保持不變，即機械能守恒。能守恒。二、簡諧運動的能量二、簡諧運動的能量 試畫出物體在做簡諧運動時的試畫出物體在做簡諧運動時的E Ek k-t-t和和E Ep p-t-t及及E-tE-t圖象圖象t tE E0 0機械能勢能動能A AB BO O簡諧運動的能量由勁度系數(shù)和振幅決定簡諧運動的能量由勁度系數(shù)和振幅決定. .勁度系數(shù)越大勁度系數(shù)越大, , 振動的能量越大；振幅振動的能量越大；振幅越大，振動的能量越大越大，振動的能量越大. .高中物理選修高中物理選修3-4 3-4 第十一章第十一章 機械振動機械振動12 豎直方向振動的彈簧振子所做的振動是簡諧運動嗎？豎直方向振動的彈簧振子所做的

9、振動是簡諧運動嗎？思考題：思考題：高中物理選修高中物理選修3-4 3-4 第十一章第十一章 機械振動機械振動13 例例11證明證明: :豎直懸掛的彈簧振子做簡諧運動豎直懸掛的彈簧振子做簡諧運動證明步驟：證明步驟：1 1、找平衡位置、找平衡位置2 2、找回復力、找回復力 3 3、找、找F=kxF=kx4 4、找方向關系、找方向關系高中物理選修高中物理選修3-4 3-4 第十一章第十一章 機械振動機械振動14證明證明: :平衡狀態(tài)時有平衡狀態(tài)時有: : mg=kx mg=kx0 0當向下拉動當向下拉動x x長度時彈簧所受的長度時彈簧所受的合外力為合外力為F=-k(x+xF=-k(x+x0 0)+m

10、g)+mg =-kx-kx =-kx-kx0 0+mg+mg =-kx =-kx( (符合簡諧運動的公式符合簡諧運動的公式) )高中物理選修高中物理選修3-4 3-4 第十一章第十一章 機械振動機械振動15 例例22 作簡諧運動的物體，當它每次經(jīng)過同一位置時，一定相同的物理量是作簡諧運動的物體，當它每次經(jīng)過同一位置時，一定相同的物理量是（ ） A A：速度：速度 B B：位移：位移 C C：回復力：回復力 D D：加速度：加速度BCD高中物理選修高中物理選修3-4 3-4 第十一章第十一章 機械振動機械振動16小結小結1 1、回復力：使振動物體回到平衡位置的力、回復力：使振動物體回到平衡位置的

11、力. .2 2、簡諧運動回復力的特點：如果質(zhì)點所受的回復力與它、簡諧運動回復力的特點：如果質(zhì)點所受的回復力與它d d偏離平衡位置的位偏離平衡位置的位移大小成正比，并且始終指向平衡位置（即與位移方向相反）移大小成正比，并且始終指向平衡位置（即與位移方向相反）, ,質(zhì)點的運動就質(zhì)點的運動就是簡諧運動。是簡諧運動。kxF3 3、簡諧運動中動能和勢能在發(fā)生相互轉化，但機械能的總量保持不變，即、簡諧運動中動能和勢能在發(fā)生相互轉化，但機械能的總量保持不變，即機械能守恒機械能守恒. .高中物理選修高中物理選修3-4 3-4 第十一章第十一章 機械振動機械振動171:1:做簡諧運動的物體，當位移為負值時，以下

12、說法正確的是做簡諧運動的物體，當位移為負值時，以下說法正確的是 （ ）A A速度一定為正值，加速度一定為正值速度一定為正值，加速度一定為正值B B速度不一定為正值，但加速度一定為正值速度不一定為正值，但加速度一定為正值C C速度一定為負值，加速度一定為正值速度一定為負值，加速度一定為正值D D速度不一定為負值，加速度一定為負值速度不一定為負值，加速度一定為負值B B課堂練習課堂練習高中物理選修高中物理選修3-4 3-4 第十一章第十一章 機械振動機械振動182 2、當一彈簧振子在豎直方向上做簡諧運動時，下列說法正確的（、當一彈簧振子在豎直方向上做簡諧運動時，下列說法正確的（ ） A A振子在振

13、動過程中，速度相同時，彈簧的長度一定相等振子在振動過程中，速度相同時，彈簧的長度一定相等B B振子從最低點向平衡位置運動過程中，彈簧彈力始終做負功振子從最低點向平衡位置運動過程中，彈簧彈力始終做負功C C振子在振動過程中的回復力由彈簧的彈力和振子的重力的合力提供振子在振動過程中的回復力由彈簧的彈力和振子的重力的合力提供D D振子在振動過程中，系統(tǒng)的機械能一定守恒振子在振動過程中，系統(tǒng)的機械能一定守恒CDCD高中物理選修高中物理選修3-4 3-4 第十一章第十一章 機械振動機械振動193 3、關于彈簧振子做簡諧運動時的能量，下列說法正確的有、關于彈簧振子做簡諧運動時的能量，下列說法正確的有 （

14、）A A等于在平衡位置時振子的動能等于在平衡位置時振子的動能 B B等于在最大位移時彈簧的彈性勢能等于在最大位移時彈簧的彈性勢能 C C等于任意時刻振子動能與彈簧彈性勢能之和等于任意時刻振子動能與彈簧彈性勢能之和 D D位移越大振動能量也越大位移越大振動能量也越大 ABCABC高中物理選修高中物理選修3-4 3-4 第十一章第十一章 機械振動機械振動204 4如圖是質(zhì)點做簡諧振動的圖像，由此可知（如圖是質(zhì)點做簡諧振動的圖像，由此可知（ ）A At=0t=0時，質(zhì)點的位移、速度均為零時，質(zhì)點的位移、速度均為零B Bt=1st=1s時，質(zhì)點的位移為正向最大，速度為零，加速度為負向最大時，質(zhì)點的位移為正向最大，速度為零，加速度為負向最大C Ct=2st=2s時，質(zhì)點的位移為零，速度為負向最大值，加速度為零時，質(zhì)點的位移為零，速度為負向最大值，加速度為零D D質(zhì)點的振幅為質(zhì)點的振幅為5cm5cm，周期為，周期為2s2sBC高中物理選修高中物理選修3-4 3-4 第十一章第十一章 機械振動機械振動21 例例2 2 如圖所示，某一時刻彈簧振子的小球運動到平衡位置右側，距平衡位置如圖所示，某一時刻彈簧振子的小球運動到平