簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力和能量課件上課

1、第十一章 機(jī)械振動(dòng) 第三節(jié) 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力和能量 一、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力一、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力1 1、定義、定義: :2 2、特點(diǎn)、特點(diǎn): :按力的按力的作用效果作用效果命名，命名，方向方向始終指向平衡位置始終指向平衡位置 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(fù)力來源：、回復(fù)力來源：振動(dòng)方向上的合外力振動(dòng)方向上的合外力 如果質(zhì)點(diǎn)所受的如果質(zhì)點(diǎn)所受的回復(fù)力與回復(fù)力與它偏離平衡位置的它偏離平衡位置的位移大小成正比位移大小成正比，并且始終指向平衡位置（即，并且始終指向平衡位置（即與位移與位移方向相反方向相反）, ,質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)就是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)就是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。4 4、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力

2、學(xué)特點(diǎn)、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)特點(diǎn) F F回回=kxkxmkxa5 5、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)特點(diǎn)、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)特點(diǎn)6、 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)中的各個(gè)物理量變化規(guī)律簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)中的各個(gè)物理量變化規(guī)律OA AAO O OB B x v F、a動(dòng)能動(dòng)能勢(shì)能勢(shì)能總機(jī)械總機(jī)械能能向左向左減小減小向右增大向右增大向右向右減小減小動(dòng)能增大動(dòng)能增大勢(shì)能減小勢(shì)能減小B向右向右增大增大向右減小向右減小向左向左增大增大動(dòng)能減小動(dòng)能減小勢(shì)能增大勢(shì)能增大不變不變向左最大向左最大向右最大向右最大 0 0向右最大向右最大 0 0向右最大向右最大向左最大向左最大動(dòng)能最大動(dòng)能最大勢(shì)能為勢(shì)能為0 0動(dòng)能為動(dòng)能為0 0勢(shì)能最大勢(shì)能最大動(dòng)能為動(dòng)能為0 0

3、勢(shì)能最大勢(shì)能最大O OB BA AF FF F（1 1）當(dāng)物體從）當(dāng)物體從最大位移處向平衡位置最大位移處向平衡位置運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于時(shí)，由于v v與與a a的方向一致的方向一致，物體做，物體做加速加速度越來越小的加速運(yùn)動(dòng)度越來越小的加速運(yùn)動(dòng)。（2 2）當(dāng)物體從）當(dāng)物體從平衡位置向最大位移平衡位置向最大位移處運(yùn)動(dòng)處運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于時(shí)，由于v v與與a a的方向相反的方向相反，物體做，物體做加速加速度越來越大的減速運(yùn)動(dòng)度越來越大的減速運(yùn)動(dòng)。簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的加速度大小和方向都隨時(shí)間簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的加速度大小和方向都隨時(shí)間做周期性的變化，所以做周期性的變化，所以 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)是變加速運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)是變加速運(yùn)動(dòng)二、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的能

4、量二、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的能量 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的能量與振幅有關(guān)，簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的能量與振幅有關(guān)，振幅越大，振動(dòng)的能量越大振幅越大，振動(dòng)的能量越大 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)中動(dòng)能和勢(shì)能在發(fā)生簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)中動(dòng)能和勢(shì)能在發(fā)生相互轉(zhuǎn)化，但機(jī)械能的總量保持相互轉(zhuǎn)化，但機(jī)械能的總量保持不變，即不變，即機(jī)械能守恒機(jī)械能守恒。判斷物體是否做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的方法：判斷物體是否做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的方法：（1 1）根據(jù)物體的振動(dòng)圖像去判斷）根據(jù)物體的振動(dòng)圖像去判斷（2 2）根據(jù)回復(fù)力的規(guī)律）根據(jù)回復(fù)力的規(guī)律F=-kxF=-kx去判斷去判斷思考題：思考題： 豎直方向振動(dòng)的彈簧振子所做的豎直方向振動(dòng)的彈簧振子所做的振動(dòng)是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)嗎？振動(dòng)是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)嗎？證明證明: :豎直懸掛的

5、彈簧振子做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)豎直懸掛的彈簧振子做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)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(fù)力、找回復(fù)力 3 3、找、找F=kxF=kx4 4、找方向關(guān)系、找方向關(guān)系證明:平衡狀態(tài)平衡狀態(tài)時(shí)有時(shí)有: : mg=-kxmg=-kx0 0當(dāng)當(dāng)向下拉動(dòng)向下拉動(dòng)x x長(zhǎng)度時(shí)彈簧所受的長(zhǎng)度時(shí)彈簧所受的合外力為合外力為F=-k(x+xF=-k(x+x0 0)+mg)+mg =-kx =-kx-kx-kx0 0+mg+mg =-kx =-kx( (符合簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的公式符合簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的公式) )練習(xí)練習(xí)1: 1:做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的物體，當(dāng)位移為負(fù)值做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的物體，當(dāng)位移為負(fù)值時(shí)，以下說法正確的是時(shí)，

6、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，但加速度一定為正速度不一定為正值，但加速度一定為正值值C C速度一定為負(fù)值，加速度一定為正值速度一定為負(fù)值，加速度一定為正值D D速度不一定為負(fù)值，加速度一定為負(fù)值速度不一定為負(fù)值，加速度一定為負(fù)值B B2 2、在簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)中，振子每次經(jīng)過同一位、在簡(jiǎn)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)的物理量總置時(shí)，下列各組中描述振動(dòng)的物理量總是相同的是是相同的是 （ ） A A速度、加速度、動(dòng)能速度、加速度、動(dòng)能B B加速度、回復(fù)力和位移加速度、回復(fù)力和位移C C加速度、動(dòng)能

7、和位移加速度、動(dòng)能和位移D D位移、動(dòng)能、回復(fù)力位移、動(dòng)能、回復(fù)力BCDBCD3 3、當(dāng)一彈簧振子在豎直方向上做簡(jiǎn)諧、當(dāng)一彈簧振子在豎直方向上做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)時(shí)，下列說法正確的（運(yùn)動(dòng)時(shí)，下列說法正確的（ ） A A振子在振動(dòng)過程中，速度相同時(shí)，彈振子在振動(dòng)過程中，速度相同時(shí)，彈簧的長(zhǎng)度一定相等簧的長(zhǎng)度一定相等B B振子從最低點(diǎn)向平衡位置運(yùn)動(dòng)過程中，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)功彈簧彈力始終做負(fù)功C C振子在振動(dòng)過程中的回復(fù)力由彈簧的振子在振動(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彈力和振子的重力的合力提供D D振子在振動(dòng)過程中，系統(tǒng)的機(jī)械能一振子在振動(dòng)過程中，系統(tǒng)的機(jī)

8、械能一定守恒定守恒C DC D4 4、關(guān)于彈簧振子做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)時(shí)的能量，、關(guān)于彈簧振子做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)時(shí)的能量，下列說法正確的有下列說法正確的有 （ ）A A等于在平衡位置時(shí)振子的動(dòng)能等于在平衡位置時(shí)振子的動(dòng)能 B B等于在最大位移時(shí)彈簧的彈性勢(shì)等于在最大位移時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能能 C C等于任意時(shí)刻振子動(dòng)能與彈簧彈等于任意時(shí)刻振子動(dòng)能與彈簧彈性勢(shì)能之和性勢(shì)能之和 D D位移越大振動(dòng)能量也越大位移越大振動(dòng)能量也越大 ABCABC5 5如圖是質(zhì)點(diǎn)做簡(jiǎn)諧振動(dòng)的圖像，由此可知如圖是質(zhì)點(diǎn)做簡(jiǎn)諧振動(dòng)的圖像，由此可知（ ）A At=0t=0時(shí)，質(zhì)點(diǎn)的位移、速度均為零時(shí)，質(zhì)點(diǎn)的位移、速度均為零B Bt=1st=1s時(shí)，

9、質(zhì)點(diǎn)的位移為正向最大，速度為零，時(shí)，質(zhì)點(diǎn)的位移為正向最大，速度為零，加速度為負(fù)向最大加速度為負(fù)向最大C Ct=2st=2s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)的位移為零，速度為負(fù)向最時(shí)，質(zhì)點(diǎn)的位移為零，速度為負(fù)向最大值，加速度為零大值，加速度為零D D質(zhì)點(diǎn)的振幅為質(zhì)點(diǎn)的振幅為5cm5cm，周期為，周期為2s2sBC6 6、彈簧振子作簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)時(shí)，以下說法正確的是：彈簧振子作簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)時(shí)，以下說法正確的是： A A振子通過平衡位置時(shí)，回復(fù)力一定為零振子通過平衡位置時(shí)，回復(fù)力一定為零B B振子做減速運(yùn)動(dòng)，加速度卻在增大振子做減速運(yùn)動(dòng)，加速度卻在增大C C振子向平衡位置運(yùn)動(dòng)時(shí)，加速度方向與速度方向相反振子向平衡位置運(yùn)動(dòng)時(shí)，加速度方

10、向與速度方向相反D D振子遠(yuǎn)離平衡位置運(yùn)動(dòng)時(shí)，加速度方向與速度方向相反振子遠(yuǎn)離平衡位置運(yùn)動(dòng)時(shí)，加速度方向與速度方向相反8 8、一個(gè)彈簧振子在光滑的水平面上做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)一個(gè)彈簧振子在光滑的水平面上做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng), ,其中有兩個(gè)時(shí)刻其中有兩個(gè)時(shí)刻彈簧振子的彈力大小相等彈簧振子的彈力大小相等, ,但方向相反但方向相反, ,則這兩個(gè)時(shí)刻振子的則這兩個(gè)時(shí)刻振子的 A A速度一定大小相等速度一定大小相等, ,方向相反方向相反B B加速度一定大小相等加速度一定大小相等, ,方向相反方向相反C C位移一定大小相等位移一定大小相等, ,但方向不一定相反但方向不一定相反D D以上三項(xiàng)都不一定大小相等方向相反以上三項(xiàng)都不一定大小相等方向相反 7 7、如圖所示，是一彈簧振子，設(shè)向右方向?yàn)檎?，如圖所示，是一彈簧振子，設(shè)向右方向?yàn)檎?，OO