簡諧振動(dòng)的回復(fù)力和能量

1、簡諧振動(dòng)的回復(fù)力和能量第1頁，共31頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)12分，星期二1. 理解回復(fù)力的概念 2. 會(huì)用動(dòng)力學(xué)方法分析簡諧運(yùn)動(dòng)中位移、速度、回復(fù)力和加速度的變化規(guī)律 3. 會(huì)用能量守恒定律分析水平彈簧振子中動(dòng)能、勢能及總能量的變化規(guī)律第2頁，共31頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)12分，星期二復(fù)習(xí) 我們學(xué)過哪些運(yùn)動(dòng)？其受力如何？直線和曲線第3頁，共31頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)12分，星期二運(yùn)動(dòng)受力特點(diǎn)力大小變化情況與速度的方向關(guān)系勻速直線運(yùn)動(dòng)勻變速直線運(yùn)動(dòng)勻變速曲線運(yùn)動(dòng)勻速圓周運(yùn)動(dòng)非勻速圓周運(yùn)動(dòng)F合的方向與速度方向不垂直F合的方向與速度在一條直線上F合的方向與速度方向有一夾

2、角F合的方向與速度方向始終垂直思考 簡諧振動(dòng)的受力有何特點(diǎn)呢？第4頁，共31頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)12分，星期二用動(dòng)力學(xué)及能量觀點(diǎn)來分析簡諧運(yùn)動(dòng)對(duì)回復(fù)力的理解及振動(dòng)形成原因的認(rèn)識(shí)重點(diǎn)難點(diǎn)教學(xué)重難點(diǎn)第5頁，共31頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)12分，星期二觀察 彈簧振子的運(yùn)動(dòng)分析 彈簧振子為什么這樣運(yùn)動(dòng)？ 想一想第6頁，共31頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)12分，星期二 振子到達(dá)平衡位置時(shí)，由于慣性繼續(xù)運(yùn)動(dòng)。 振子離開平衡位置，由于彈簧對(duì)它有指向平衡位置的力而作加速或減速運(yùn)動(dòng)。振動(dòng)形成原因：第7頁，共31頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)12分，星期二 1. 回復(fù)力：物體所受的力方向

3、總是指向平衡位置，使物體回到平衡位置的力。一、簡諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力第8頁，共31頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)12分，星期二怎樣理解回復(fù)力這個(gè)概念？（1）回復(fù)力是產(chǎn)生振動(dòng)的必要條件。（2）提供回復(fù)力的可以是某個(gè)力，也可以是某個(gè)力的分力，還可以是幾個(gè)力的合力。第9頁，共31頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)12分，星期二 2. 振動(dòng)的位移（x）F= k x 回復(fù)力勁度系數(shù)位移方向由平衡位置起背離平衡位置?；貜?fù)力的方向與振子的位移方向始終相反。第10頁，共31頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)12分，星期二 物體在跟偏離平衡位置的位移大小成正比，并且總指向平衡位置的回復(fù)力作用下振動(dòng)。3. 簡諧運(yùn)動(dòng)：F=

4、 kx回復(fù)力位移比例系數(shù)（“”表示回復(fù)力與位移的方向相反）第11頁，共31頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)12分，星期二音叉的振動(dòng)可以看成是簡諧運(yùn)動(dòng)第12頁，共31頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)12分，星期二 在勁度系數(shù)為k，原長為L0的固定于一點(diǎn)的彈簧下端掛一質(zhì)量為m的小物塊，釋放后小物塊做上下振動(dòng)，此時(shí)彈簧沒有超出彈性限度，小木塊的振動(dòng)是簡諧運(yùn)動(dòng)嗎？第13頁，共31頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)12分，星期二 如圖所示，振子的平衡位置為o，向下方向?yàn)檎较颍藭r(shí)彈簧的形變?yōu)閤0，根據(jù)胡克定律及平衡條件有 mg-kx0=0 當(dāng)振子向下偏離平衡位置為x時(shí)，回復(fù)力（即合外力）為： F=mg-

5、k(x0+x) 兩式聯(lián)立可以得F=-kx，物體振動(dòng)時(shí)的回復(fù)力符合簡諧運(yùn)動(dòng)的條件。 即豎直方向的彈簧振子是簡諧運(yùn)動(dòng)。x0o正方向第14頁，共31頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)12分，星期二判斷是否做簡諧運(yùn)動(dòng)的依據(jù)F= kx 歸納第15頁，共31頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)12分，星期二簡諧運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律加速度 加速度隨位移的變化而變化，所以簡諧運(yùn)動(dòng)是一種非勻變速運(yùn)動(dòng)。第16頁，共31頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)12分，星期二速度： 簡諧運(yùn)動(dòng)是變加速運(yùn)動(dòng)，在平衡位置處速度最大，在最大位移處速度為零。速度的變化也具有周期性。二、簡諧運(yùn)動(dòng)中各個(gè)物理量變化規(guī)律第17頁，共31頁，2022年，5

6、月20日，6點(diǎn)12分，星期二物理量變化過程BB到OOO到AAA到OOO到BB位移（x）方向大小變化回復(fù)力（F）加速度（a）方向大小變化速度（v）方向大小變化最大最大向右向左向右變小向左變小向左變大最大向左000向左變大最大向左向右向右變大最大向左變小0第18頁，共31頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)12分，星期二 作簡諧運(yùn)動(dòng)的物體，當(dāng)它每次經(jīng)過同一位置時(shí)，一定相同的物理量是（ ） A. 速度 B. 位移 C. 回復(fù)力 D. 加速度BCD思考第19頁，共31頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)12分，星期二XvF、a動(dòng)能勢能AA-OOO-BB向左最大向左減小向右最大向右最大0向右最大向右增大向右減小

7、00向右增大向右減小向左增大0向左最大0增大最大減小0最大減小0增大最大OAB三、簡諧運(yùn)動(dòng)的能量第20頁，共31頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)12分，星期二 簡諧運(yùn)動(dòng)的能量與振幅有關(guān)，振幅越大，振動(dòng)的能量越大。 簡諧運(yùn)動(dòng)中動(dòng)能和勢能在發(fā)生相互轉(zhuǎn)化，但機(jī)械能的總量保持不變，即機(jī)械能守恒。簡諧運(yùn)動(dòng)是一種理想化模型第21頁，共31頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)12分，星期二 試畫出物體在做簡諧運(yùn)動(dòng)時(shí)的Ek-t和Ep-t及E-t圖象：tE0機(jī)械能勢能動(dòng)能ABO第22頁，共31頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)12分，星期二1.回復(fù)力：方向總是指向平衡位置，使物體回到平衡位置的力。2.振動(dòng)的位移（x）

8、：方向由平衡位置起背離平衡位置。課堂小結(jié) 3.簡諧運(yùn)動(dòng)：物體在跟偏離平衡位置的位移大小成正比，并且總指向平衡位置的回復(fù)力作用下振動(dòng)。4.簡諧運(yùn)動(dòng)中的各個(gè)物理量變化規(guī)律V a x Ek Ep 都隨物體的振動(dòng)做周期性的變化5.簡諧運(yùn)動(dòng)中機(jī)械能守恒第23頁，共31頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)12分，星期二 1. 在簡諧運(yùn)動(dòng)中，振子每次經(jīng)過同一位置時(shí)，下列各組中描述振動(dòng)的物理量總是相同的是 （ ） A速度、加速度、動(dòng)能 B加速度、回復(fù)力和位移 C加速度、動(dòng)能和位移 D位移、動(dòng)能、回復(fù)力BCD課堂練習(xí)第24頁，共31頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)12分，星期二 2. 做簡諧運(yùn)動(dòng)的物體，當(dāng)位移為負(fù)值

9、時(shí)，以下說法正確的是 （ ）BA速度一定為正值，加速度一定為正值B速度不一定為正值，但加速度一定為正值C速度一定為負(fù)值，加速度一定為正值D速度不一定為負(fù)值，加速度一定為負(fù)值第25頁，共31頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)12分，星期二3.當(dāng)一彈簧振子在豎直方向上做簡諧運(yùn)動(dòng)時(shí)，下列說法正確的（ ）C DA振子在振動(dòng)過程中，速度相同時(shí)，彈簧的長度一 定相等B振子從最低點(diǎn)向平衡位置運(yùn)動(dòng)過程中，彈簧彈力始終做負(fù)功C振子在振動(dòng)過程中的回復(fù)力由彈簧的彈力和振子的重力的合力提供D振子在振動(dòng)過程中，系統(tǒng)的機(jī)械能一定守恒第26頁，共31頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)12分，星期二 4. 關(guān)于彈簧振子做簡諧運(yùn)動(dòng)

10、時(shí)的能量，下列說法正確的有 （ ）ABCA等于在平衡位置時(shí)振子的動(dòng)能 B等于在最大位移時(shí)彈簧的彈性勢能 C等于任意時(shí)刻振子動(dòng)能與彈簧彈性勢能之和 D位移越大振動(dòng)能量也越大 第27頁，共31頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)12分，星期二5.如圖是質(zhì)點(diǎn)做簡諧振動(dòng)的圖像，由此可知（ ）At=0時(shí)，質(zhì)點(diǎn)的位移、速度均為零Bt=1s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)的位移為正向最大，速度為零，加速度為負(fù)向最大Ct=2s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)的位移為零，速度為負(fù)向最大值，加速度為零D質(zhì)點(diǎn)的振幅為5cm，周期為2sB C第28頁，共31頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)12分，星期二 6.一個(gè)彈簧振子在光滑的水平面上做簡諧運(yùn)動(dòng)，其中有兩個(gè)時(shí)刻彈簧振子的彈力大小相等，但方向相反，則這兩個(gè)時(shí)刻振子的（ ） A速度一定大小相等,方向相反B加速度一定大小相等,方向相反C位移一定大小相等,但方向不一定相反D以上三項(xiàng)都不一定大小相等方向相反 B第29頁，共31頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)12分，星期二 7. 彈簧振子在做簡諧運(yùn)動(dòng)時(shí)（ ）A.加速度大小和位