《簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力和能量》課件2

1、第十一章：機(jī)械振動(dòng)第十一章：機(jī)械振動(dòng)第第3 3節(jié)：簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力和能量節(jié)：簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力和能量問(wèn)題一：我們學(xué)過(guò)哪些運(yùn)動(dòng)及其受力如何？問(wèn)題一：我們學(xué)過(guò)哪些運(yùn)動(dòng)及其受力如何？直線和曲線直線和曲線導(dǎo)入新課導(dǎo)入新課運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)受力特點(diǎn)受力特點(diǎn)力大小變化情況力大小變化情況與速度的方向關(guān)系與速度的方向關(guān)系勻速直線運(yùn)動(dòng)勻速直線運(yùn)動(dòng)勻變速直線運(yùn)動(dòng)勻變速直線運(yùn)動(dòng)勻變速曲線運(yùn)動(dòng)勻變速曲線運(yùn)動(dòng)勻速圓周運(yùn)動(dòng)勻速圓周運(yùn)動(dòng)0合FmaF合F F合合的方向與速度的方向與速度在一條直線上在一條直線上maF合F F合合的方向與速度的方向與速度方向有一夾角方向有一夾角RvmF2合F F合合的方向與速度的方向與速度方向始終垂直方向始

2、終垂直問(wèn)題二：?jiǎn)栴}二： 物體的運(yùn)動(dòng)跟它的受力有關(guān)，振動(dòng)物體的運(yùn)動(dòng)跟它的受力有關(guān)，振動(dòng)的受力有何特點(diǎn)呢？的受力有何特點(diǎn)呢？ 觀察彈簧振子的運(yùn)動(dòng)，彈簧振子為什么這觀察彈簧振子的運(yùn)動(dòng)，彈簧振子為什么這樣運(yùn)動(dòng)？樣運(yùn)動(dòng)？ 想一想想一想 振子到達(dá)平衡位置時(shí)，由于慣性繼續(xù)運(yùn)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(kāi)平衡位置，由于彈簧對(duì)它有指動(dòng)。振子離開(kāi)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)。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：振動(dòng)形成原因： 1. 回復(fù)力：回復(fù)力：物體所受的力方向總是指向平衡物體所受的力方向總是指向平衡位置，位置，使物體回到平衡位置的力。使物體回到平衡位置

3、的力。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)力怎樣理解回復(fù)力這個(gè)概念？怎樣理解回復(fù)力這個(gè)概念？（1 1）回復(fù)力是產(chǎn)生振動(dòng)的必要條件。）回復(fù)力是產(chǎn)生振動(dòng)的必要條件。（2 2）提供回復(fù)力的可以是某個(gè)力，也可以是）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。某個(gè)力的分力，還可以是幾個(gè)力的合力。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F= k x 回復(fù)力回復(fù)力勁度系數(shù)勁度系數(shù)位移位移 2. 振動(dòng)的位移（振動(dòng)的位移（x）：）：方向由平衡位置起背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離平衡位置。回復(fù)力的方向與振子的位移方向始終相反。反。一、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)

4、力一、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力 物體在跟偏離平衡位置的位移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)。位置的回復(fù)力作用下振動(dòng)。3. 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)：簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)：F= kx回復(fù)力回復(fù)力位移位移比例系數(shù)比例系數(shù)（“”表示回復(fù)力與位移的方向相反）表示回復(fù)力與位移的方向相反）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)力音叉的振動(dòng)可以看成是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)音叉的振動(dòng)可以看成是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng) 在勁度系數(shù)為在勁度系數(shù)為k，原長(zhǎng)為，原長(zhǎng)為L(zhǎng)0的固定于一點(diǎn)的彈簧的固定于一點(diǎn)的彈簧下端掛一質(zhì)量為下端掛一質(zhì)量為m的小物塊，釋放后小物塊做上下的小物塊，釋放后小物塊做上下振動(dòng)，此時(shí)彈簧沒(méi)有超出彈

5、性限度，小木塊的振動(dòng)振動(dòng)，此時(shí)彈簧沒(méi)有超出彈性限度，小木塊的振動(dòng)是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)嗎？是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)嗎？想一想想一想 如圖所示，振子的平衡位如圖所示，振子的平衡位置為置為o，向下方向?yàn)檎较?，向下方向?yàn)檎较颍藭r(shí)彈簧的形變?yōu)榇藭r(shí)彈簧的形變?yōu)閤0，根據(jù)胡，根據(jù)胡克定律及平衡條件有克定律及平衡條件有 mg-kx0=0 當(dāng)振子向下偏離平衡位置當(dāng)振子向下偏離平衡位置為為x時(shí)，回復(fù)力（即合外力）時(shí)，回復(fù)力（即合外力）為：為： F=mg-k(x0+x) 兩式聯(lián)立可以得兩式聯(lián)立可以得F=-kx，物體振動(dòng)時(shí)的回復(fù)力符合簡(jiǎn)諧物體振動(dòng)時(shí)的回復(fù)力符合簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的條件。運(yùn)動(dòng)的條件。 即豎直方向的彈簧振子是即豎直方向的彈簧振子是簡(jiǎn)

6、諧運(yùn)動(dòng)。簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。x0o正正方方向向判斷是否做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的依據(jù)判斷是否做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的依據(jù)F= kx歸納歸納簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律加速度加速度mkxmFa 加速度隨位移的變化而變化，所以簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)加速度隨位移的變化而變化，所以簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)是一種非勻變速運(yùn)動(dòng)。是一種非勻變速運(yùn)動(dòng)。速度：速度：簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)是變加速運(yùn)動(dòng)，在平衡位置處速簡(jiǎn)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。速度的度最大，在最大位移處速度為零。速度的變化也具有周期性。變化也具有周期性。二、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)中各個(gè)物理量變化規(guī)律二、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)中各個(gè)物理量變化規(guī)律請(qǐng)觀看彈簧振子的振動(dòng)hkjk物理量物理量變化過(guò)程變化過(guò)程BB到到

7、OOO到到AAA到到OOO到到BB位移位移（x）方向方向大小大小變化變化回復(fù)力回復(fù)力（F）加速度加速度（a）方向方向大小大小變化變化速度速度（v）方向方向大小大小變化變化最大最大最大最大向右向右向左向左向右向右變小變小向左向左變小變小向左向左變大變大 最大最大向左向左000向左向左變大變大最大最大向左向左向右向右 向右向右變大變大 最大最大向左向左變小變小0 做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的物體，當(dāng)它每次經(jīng)過(guò)同一位置時(shí)，做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的物體，當(dāng)它每次經(jīng)過(guò)同一位置時(shí)，一定相同的物理量是（一定相同的物理量是（ ） A. 速度速度 B. 位移位移 C. 回復(fù)力回復(fù)力 D. 加速度加速度BCD思考思考X Xv vF F、a

8、a動(dòng)能動(dòng)能勢(shì)能勢(shì)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三、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的能量三、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，振幅越大，振動(dòng)的能量越大。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)生相互轉(zhuǎn)化，但機(jī)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)械能的總量保持不變，即械

9、能的總量保持不變，即機(jī)械能守恒機(jī)械能守恒。簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)是一種理想化模型簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)是一種理想化模型 試畫(huà)出物體在做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)時(shí)的試畫(huà)出物體在做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)時(shí)的Ek-t和和Ep-t及及E-t圖象：圖象：t tE E0 0機(jī)械能勢(shì)能動(dòng)能A AB BO O1.回復(fù)力回復(fù)力：方向總是指向平衡位置，使物體回方向總是指向平衡位置，使物體回到平衡位置的力。到平衡位置的力。2.振動(dòng)的位移（振動(dòng)的位移（x）：）：方向由平衡位置起背離方向由平衡位置起背離平衡位置。平衡位置。 3.簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)：簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)：物體在跟偏離平衡位置的位移大小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)。成正比，并且總指向平衡位

10、置的回復(fù)力作用下振動(dòng)。4.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V a x Ek Ep 都隨物體的振動(dòng)做周期性的變化都隨物體的振動(dòng)做周期性的變化5.簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)中機(jī)械能守恒簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)中機(jī)械能守恒課堂小結(jié)課堂小結(jié)1簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)屬于下列哪一種運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)屬于下列哪一種運(yùn)動(dòng)? ( ) A勻加速運(yùn)動(dòng)勻加速運(yùn)動(dòng) B勻減速運(yùn)動(dòng)勻減速運(yùn)動(dòng) C勻速直線運(yùn)動(dòng)勻速直線運(yùn)動(dòng) D非勻變速運(yùn)動(dòng)非勻變速運(yùn)動(dòng)課堂練習(xí)課堂練習(xí)2. 做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的物體，當(dāng)位移為負(fù)值時(shí)，以下說(shuō)法做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的物體，當(dāng)位移為負(fù)值時(shí)，以下說(shuō)法正確的是正確的是 （ ）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速度不一

11、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)值課堂練習(xí)課堂練習(xí)3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(shuō)法正確的（說(shuō)法正確的（ ）A振子在振動(dòng)過(guò)程中，速度相同時(shí)，彈簧的長(zhǎng)度一振子在振動(dòng)過(guò)程中，速度相同時(shí)，彈簧的長(zhǎng)度一 定相等定相等B振子從最低點(diǎn)向平衡位置運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，彈簧彈力振子從最低點(diǎn)向平衡位置運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，彈簧彈力始終做負(fù)功始終做負(fù)功C振子在振動(dòng)過(guò)程中的回復(fù)力由彈簧的彈力和振子振子在振動(dòng)過(guò)程中的回復(fù)力由彈簧的彈力和振子的重力的合力提供的重力的合力提供D振子在振動(dòng)過(guò)程中，系統(tǒng)的機(jī)械能一定守恒振子在振動(dòng)過(guò)程中，系統(tǒng)的機(jī)械能一定守恒課堂練習(xí)課堂練習(xí)4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