儀表基礎(chǔ)知識講義

11.3簡諧運動的回復(fù)(huífù)力和能量第一頁，共16頁。11.3簡諧運動的回復(fù)(huífù)力和能量第一頁，共16一、簡諧運動(jiǎnxiéyùndònɡ)的回復(fù)力1.定義(dìngyì):2.特點(tèdiǎn):按力的作用效果命名，方向始終指向平衡位置

使振子回到平衡位置的力3、回復(fù)力來源：振動方向上的合外力第二頁，共16頁。一、簡諧運動(jiǎnxiéyùndònɡ)的回復(fù)力如果質(zhì)點所受的回復(fù)力與它偏離平衡位置的位移(wèiyí)大小成正比，并且始終指向平衡位置（即與位移(wèiyí)方向相反）,質(zhì)點的運動就是簡諧運動。4.簡諧運動(jiǎnxiéyùndònɡ)的動力學(xué)特點F回=–kx5.簡諧運動(jiǎnxiéyùndònɡ)的運動學(xué)特點第三頁，共16頁。如果質(zhì)點所受的回復(fù)力與它偏離平衡位置的位移(wèiy6、簡諧運動(jiǎnxiéyùndònɡ)中的各個物理量變化規(guī)律OAAA－OOO－BBx

vF、a動能勢能總機械能向左減小向右增大(zēnɡdà)向右減小動能(dòngnéng)增大勢能減小B向右增大向右減小向左增大動能減小勢能增大不變向左最大向右最大00向右最大00向右最大向左最大動能最大勢能為0動能為0勢能最大動能為0勢能最大OBAFF第四頁，共16頁。6、簡諧運動(jiǎnxiéyùndònɡ)中的各個（1）當(dāng)物體從最大位移處向平衡位置運動時，由于(yóuyú)v與a的方向一致，物體做加速度越來越小的加速運動。（2）當(dāng)物體從平衡位置向最大位移處運動時，由于(yóuyú)v與a的方向相反，物體做加速度越來越大的減速運動。簡諧運動的加速度大小(dàxiǎo)和方向都隨時間做周期性的變化，所以簡諧運動是變加速運動第五頁，共16頁。（1）當(dāng)物體從最大位移處向平衡位置運動時，由于(yóuyú)二.簡諧運動(jiǎnxiéyùndònɡ)的能量簡諧運動的能量與振幅有關(guān)(yǒuguān)，振幅越大，振動的能量越大簡諧運動中動能和勢能在發(fā)生相互轉(zhuǎn)化，但機械能的總量保持(bǎochí)不變，即機械能守恒。第六頁，共16頁。二.簡諧運動(jiǎnxiéyùndònɡ)的能量判斷物體是否做簡諧運動的方法：（1）根據(jù)物體的振動(zhèndòng)圖像去判斷（2）根據(jù)回復(fù)力的規(guī)律F=-kx去判斷思考題：豎直方向振動的彈簧(tánhuáng)振子所做的振動是簡諧運動嗎？第七頁，共16頁。判斷物體是否做簡諧運動的方法：思考題：第七頁，共16頁。證明:

豎直懸掛的彈簧(tánhuáng)振子做簡諧運動證明步驟(bùzhòu)：1、找平衡位置2、找回復(fù)力3、找F=kx4、找方向關(guān)系第八頁，共16頁。證明:

豎直懸掛的彈簧(tánhuáng)振子做簡諧運動證明證明:平衡狀態(tài)時有:

mg=-kx0

當(dāng)向下拉動x長度時彈簧所受的

合外力(wàilì)為

F=-k(x+x0)+mg

=-kx-kx0+mg

=-kx

(符合簡諧運動的公式)第九頁，共16頁。證明:平衡狀態(tài)時有:

mg=-kx0A．速度(sùdù)一定為正值，加速度(sùdù)一定為正值B．速度(sùdù)不一定為正值，但加速度(sùdù)一定為正值C．速度(sùdù)一定為負(fù)值，加速度(sùdù)一定為正值D．速度(sùdù)不一定為負(fù)值，加速度(sùdù)一定為負(fù)值練習(xí)1:做簡諧運動的物體，當(dāng)位移為負(fù)值時，以下說法(shuōfǎ)正確的是（）B第十頁，共16頁。A．速度(sùdù)一定為正值，加速度(sùdù)一定為正值2、在簡諧運動中，振子每次經(jīng)過同一(tóngyī)位置時，下列各組中描述振動的物理量總是相同的是（）A．速度、加速度、動能B．加速度、回復(fù)力和位移C．加速度、動能和位移D．位移、動能、回復(fù)力BCD第十一頁，共16頁。2、在簡諧運動中，振子每次經(jīng)過同一(tóngyī)位置時，下A．振子在振動過程中，速度相同時，彈簧的長度一定相等B．振子從最低點向平衡位置運動過程中，彈簧彈力始終(shǐzhōng)做負(fù)功C．振子在振動過程中的回復(fù)力由彈簧的彈力和振子的重力的合力提供D．振子在振動過程中，系統(tǒng)的機械能一定守恒3、當(dāng)一彈簧振子(zhènzǐ)在豎直方向上做簡諧運動時，下列說法正確的（）CD第十二頁，共16頁。A．振子在振動過程中，速度相同時，彈簧的長度一定相等3、當(dāng)一A．等于在平衡位置時振子的動能B．等于在最大位移時彈簧的彈性勢能C．等于任意(rènyì)時刻振子動能與彈簧彈性勢能之和D．位移越大振動能量也越大4、關(guān)于彈簧(tánhuáng)振子做簡諧運動時的能量，下列說法正確的有（）ABC第十三頁，共16頁。A．等于在平衡位置時振子的動能4、關(guān)于彈簧(tánhuá5．如圖是質(zhì)點做簡諧振動的圖像，由此可知（）A．t=0時，質(zhì)點的位移、速度均為零B．t=1s時，質(zhì)點的位移為正向最大，速度為零，加速度為負(fù)向最大C．t=2s時，質(zhì)點的位移為零，速度為負(fù)向最大值，加速度為零D．質(zhì)點的振幅(zhènfú)為5cm，周期為2sBC第十四頁，共16頁。5．如圖是質(zhì)點做簡諧振動的圖像，由此可知（1.彈簧振子作簡諧運動時，以下說法正確的是：A．振子通過平衡位置時，回復(fù)力一定為零B．振子做減速運動，加速度卻在增大(zēnɡdà)C．振子向平衡位置運動時，加速度方向與速度方向相反D．振子遠(yuǎn)離平衡位置運動時，加速度方向與速度方向相反2.如圖所示，是一彈簧振子，設(shè)向右方向為正，O為平衡位置，則：A．A→O位移為負(fù)值，速度為正值B．O→B時，位移為正值，加速度為負(fù)值C．B→O時，位移為負(fù)值，速度為負(fù)值D．O→A時，位移為負(fù)值，加速度為正值A(chǔ)BOABDABD能力(nénglì)提升：第十五頁，共16頁。1.彈簧振子作簡諧運動時，以下說法正確的是：3.一個彈簧振子(zhènzǐ)在光滑的水平面上做簡諧運動,其中有兩個時刻彈簧振子(zhènzǐ)的彈力大小相等,但方向相反,則這兩個時刻振子(zhènzǐ)的