新人教3 4選修113簡諧運(yùn)動的回復(fù)力和能量 【公開課教學(xué)課件】高中物理

11.3

簡諧運(yùn)動的回復(fù)力和能量人教版3-4第一章第三節(jié)11.3簡諧運(yùn)動的回復(fù)力和能量人教版3-4第一章第三節(jié)1觀察彈簧振子的運(yùn)動，從受力的角度，思考彈簧振子為什么會做往復(fù)運(yùn)動？

想一想AOB觀察彈簧振子的運(yùn)動，從受力的角度，思考彈簧振子為什么會做往復(fù)2我們可以分析振子在幾個特殊位置的受力和運(yùn)動情況OABCDOABCDFOABCDFOABCDFOABCDF思考與討論VVV我們可以分析振子在幾個特殊位置的受力和運(yùn)動情況OABCDOA3振子離開平衡位置時，由于彈簧對它有指向平衡位置的力而作加速或減速運(yùn)動，回到平衡位置。振子到達(dá)平衡位置時，由于慣性繼續(xù)運(yùn)動，不會停止。振動形成原因：振子離開平衡位置時，由于彈簧對它有指向平衡位41、回復(fù)力：物體受到的方向總是指向平衡位置，使物體回到平衡位置的力。一、簡諧運(yùn)動的回復(fù)力2、方向：始終指向平衡位置3、大?。篛ABCDFk=k?xOABCDFk=k?xxx大小相等，方向不同，怎么表示呢？1、回復(fù)力：物體受到的方向總是指向平衡位置，5如果質(zhì)點所受的力與它偏離平衡位置位移的大小成正比，并且總是指向平衡位置，質(zhì)點的運(yùn)動就是簡諧運(yùn)動。F=kx－回復(fù)力位移比例系數(shù)與位移反向回復(fù)力公式是判定簡諧運(yùn)動的依據(jù)之一如果質(zhì)點所受的力與它偏離平衡位置位移的大小成正比，并且總是指6例1、在勁度系數(shù)為k，原長為X0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，小物塊的振動是簡諧運(yùn)動嗎？豎直彈簧振子是簡諧運(yùn)動嗎？例1、在勁度系數(shù)為k，原長為X0的彈簧下端掛一質(zhì)量為m的小物7

如圖所示，以向下為正方向，在平衡位置o，彈簧的形變?yōu)閤0，由受力平衡：kx0=mg

mgFKFKmg當(dāng)振子向下偏離o的位移為x時，合外力為：F回=mg-k(x0+x)=mg-kx0-kx=-kx豎直彈簧振子也是簡諧振動回復(fù)力的k、x和彈簧彈力的k、x意義不同！如圖所示，以向下為正方向，在平衡位置o，彈簧8例2、如圖，物體質(zhì)量m，兩彈簧勁度系數(shù)都為k，物體處于中點O時兩彈簧均為自然長度，試證明物體做簡諧運(yùn)動。O例2、如圖，物體質(zhì)量m，兩彈簧勁度系數(shù)都為k，物體處于中點O9OA當(dāng)物體處于中點O時，兩彈簧均無彈力，O為平衡位置F回=F1+F2=-kx+（-kx）=-2kxFk=kxFk=kx令k=2k,則F回=-kx

所以物體的振動是簡諧運(yùn)動x當(dāng)向右位移為x時OA當(dāng)物體處于中點O時，兩彈簧均無彈力，O為平衡位置F回=F10例3、如圖，一質(zhì)量為m，底面積為S的正方體木塊靜止在水面上，現(xiàn)向下將其壓入水中一段深度(沒有全部沒入水中)后撤去外力，木塊在水平面上下振動,木塊的振動是否為簡諧運(yùn)動？溫馨提示：F浮=ρvg例3、如圖，一質(zhì)量為m，底面積為S的正方體木塊靜止在水面上，11解:以向下為正方向,設(shè)靜止時木塊浸入水中Δx，

F浮=mg=ρvg=ρgsΔx水面當(dāng)木塊再被壓入水中x后，

F回=mg-F浮=mg-ρgs(Δx+x)

=mg-ρgsΔx-ρgsx.

=-ρgsx令k=ρgs,則F回=-kx

所以木塊的振動是簡諧運(yùn)動證明步驟：1、找平衡位置2、找回復(fù)力3、證F=-kx解:以向下為正方向,設(shè)靜止時木塊浸入水中Δx，

F浮=mg12回復(fù)力是性質(zhì)力還是效果力呢？想一想回復(fù)力是效果力，可以是單個力，也可以是幾個力的合力，或某個力的分力回復(fù)力是性質(zhì)力還是效果力呢？想一想回復(fù)力是效果力，可以是單個13簡諧運(yùn)動的是1、勻速還是變速？2、是勻變速還是非勻變速？加速度

加速度隨位移變化，簡諧運(yùn)動是一種非勻變速運(yùn)動。簡諧運(yùn)動的性質(zhì)？簡諧運(yùn)動的是加速度加速度隨位移變化，簡諧運(yùn)動是一14XvF、a動能勢能AA-OOO-BB負(fù)向最大負(fù)向減小正向最大正向最大0正向最大正向增大正向減小00正向增大正向減小負(fù)向增大0負(fù)向最大0增大最大減小0最大減小0增大最大二、簡諧運(yùn)動中的各個物理量變化規(guī)律XvF、a動能勢能AA-OOO-BB負(fù)向最大負(fù)向減小正向最大15

簡諧運(yùn)動中動能和勢能在發(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)動的總能量與振幅有關(guān)，振幅越大，振動的能量越大。簡諧運(yùn)動中動能和勢能在發(fā)生相互轉(zhuǎn)化，但機(jī)械能的總16例4、如右圖所示為一彈簧振子的振動圖象,由此可知()

A.在t1時刻,振子的動能最大,所受的彈力最大

B.在t2時刻,振子的動能最大,所受的彈力最小

C.在t3時刻,振子的勢能最大,所受的彈力最大

D.在t4時刻,振子的勢能最大,所受的彈力最小BC例4、如右圖所示為一彈簧振子的振動圖象,由此可知(17例5、如圖，光滑水平面上，質(zhì)量相等的m和M疊在一起做簡諧運(yùn)動（無相對滑動），最大速度為v0，振幅為A：（1）當(dāng)振動到最大位移把m迅速拿走，振子的（）（2）當(dāng)振動到平衡位置把m迅速拿走，振子的（）A、振幅減小，最大速度不變B、振幅減小，最大速度減小C、振幅不變，最大速度不變D、振幅不變，最大速度減小DA例5、如圖，光滑水平面上，質(zhì)量相等的m和M疊在一起做簡諧運(yùn)動181.在簡諧運(yùn)動中，振子每次經(jīng)過同一位置時，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課堂練習(xí)1.在簡諧運(yùn)動中，振子每次經(jīng)過同一位置時，下19

2.關(guān)于彈簧振子做簡諧運(yùn)動時的能量，下列說法正確的有（）ABCA．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2.關(guān)于彈簧振子做簡諧運(yùn)動時的能量，下列說法正確的20若彈簧振子某時刻位移想一想試用表達(dá)式描述：該時刻彈簧振子的1、勢能多大？2、動能多大？3、總能多大？若彈簧振子某時刻位移想一想試用表達(dá)式描述：該時刻彈簧振子的21總能量：任意時刻勢能：任意時刻動能：總能量：任意時刻勢能：任意時刻動能：22

試畫出物體在做簡諧運(yùn)動時的Ek-t和Ep-t及E-t圖象：tE0機(jī)械能勢能動能ABO試畫出物體在做簡諧運(yùn)動時的Ek-t和Ep-t2311.3

簡諧運(yùn)動的回復(fù)力和能量人教版3-4第一章第三節(jié)11.3簡諧運(yùn)動的回復(fù)力和能量人教版3-4第一章第三節(jié)24觀察彈簧振子的運(yùn)動，從受力的角度，思考彈簧振子為什么會做往復(fù)運(yùn)動？

想一想AOB觀察彈簧振子的運(yùn)動，從受力的角度，思考彈簧振子為什么會做往復(fù)25我們可以分析振子在幾個特殊位置的受力和運(yùn)動情況OABCDOABCDFOABCDFOABCDFOABCDF思考與討論VVV我們可以分析振子在幾個特殊位置的受力和運(yùn)動情況OABCDOA26振子離開平衡位置時，由于彈簧對它有指向平衡位置的力而作加速或減速運(yùn)動，回到平衡位置。振子到達(dá)平衡位置時，由于慣性繼續(xù)運(yùn)動，不會停止。振動形成原因：振子離開平衡位置時，由于彈簧對它有指向平衡位271、回復(fù)力：物體受到的方向總是指向平衡位置，使物體回到平衡位置的力。一、簡諧運(yùn)動的回復(fù)力2、方向：始終指向平衡位置3、大?。篛ABCDFk=k?xOABCDFk=k?xxx大小相等，方向不同，怎么表示呢？1、回復(fù)力：物體受到的方向總是指向平衡位置，28如果質(zhì)點所受的力與它偏離平衡位置位移的大小成正比，并且總是指向平衡位置，質(zhì)點的運(yùn)動就是簡諧運(yùn)動。F=kx－回復(fù)力位移比例系數(shù)與位移反向回復(fù)力公式是判定簡諧運(yùn)動的依據(jù)之一如果質(zhì)點所受的力與它偏離平衡位置位移的大小成正比，并且總是指29例1、在勁度系數(shù)為k，原長為X0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，小物塊的振動是簡諧運(yùn)動嗎？豎直彈簧振子是簡諧運(yùn)動嗎？例1、在勁度系數(shù)為k，原長為X0的彈簧下端掛一質(zhì)量為m的小物30

如圖所示，以向下為正方向，在平衡位置o，彈簧的形變?yōu)閤0，由受力平衡：kx0=mg

mgFKFKmg當(dāng)振子向下偏離o的位移為x時，合外力為：F回=mg-k(x0+x)=mg-kx0-kx=-kx豎直彈簧振子也是簡諧振動回復(fù)力的k、x和彈簧彈力的k、x意義不同！如圖所示，以向下為正方向，在平衡位置o，彈簧31例2、如圖，物體質(zhì)量m，兩彈簧勁度系數(shù)都為k，物體處于中點O時兩彈簧均為自然長度，試證明物體做簡諧運(yùn)動。O例2、如圖，物體質(zhì)量m，兩彈簧勁度系數(shù)都為k，物體處于中點O32OA當(dāng)物體處于中點O時，兩彈簧均無彈力，O為平衡位置F回=F1+F2=-kx+（-kx）=-2kxFk=kxFk=kx令k=2k,則F回=-kx

所以物體的振動是簡諧運(yùn)動x當(dāng)向右位移為x時OA當(dāng)物體處于中點O時，兩彈簧均無彈力，O為平衡位置F回=F33例3、如圖，一質(zhì)量為m，底面積為S的正方體木塊靜止在水面上，現(xiàn)向下將其壓入水中一段深度(沒有全部沒入水中)后撤去外力，木塊在水平面上下振動,木塊的振動是否為簡諧運(yùn)動？溫馨提示：F浮=ρvg例3、如圖，一質(zhì)量為m，底面積為S的正方體木塊靜止在水面上，34解:以向下為正方向,設(shè)靜止時木塊浸入水中Δx，

F浮=mg=ρvg=ρgsΔx水面當(dāng)木塊再被壓入水中x后，

F回=mg-F浮=mg-ρgs(Δx+x)

=mg-ρgsΔx-ρgsx.

=-ρgsx令k=ρgs,則F回=-kx

所以木塊的振動是簡諧運(yùn)動證明步驟：1、找平衡位置2、找回復(fù)力3、證F=-kx解:以向下為正方向,設(shè)靜止時木塊浸入水中Δx，

F浮=mg35回復(fù)力是性質(zhì)力還是效果力呢？想一想回復(fù)力是效果力，可以是單個力，也可以是幾個力的合力，或某個力的分力回復(fù)力是性質(zhì)力還是效果力呢？想一想回復(fù)力是效果力，可以是單個36簡諧運(yùn)動的是1、勻速還是變速？2、是勻變速還是非勻變速？加速度

加速度隨位移變化，簡諧運(yùn)動是一種非勻變速運(yùn)動。簡諧運(yùn)動的性質(zhì)？簡諧運(yùn)動的是加速度加速度隨位移變化，簡諧運(yùn)動是一37XvF、a動能勢能AA-OOO-BB負(fù)向最大負(fù)向減小正向最大正向最大0正向最大正向增大正向減小00正向增大正向減小負(fù)向增大0負(fù)向最大0增大最大減小0最大減小0增大最大二、簡諧運(yùn)動中的各個物理量變化規(guī)律XvF、a動能勢能AA-OOO-BB負(fù)向最大負(fù)向減小正向最大38

簡諧運(yùn)動中動能和勢能在發(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)動的總能量與振幅有關(guān)，振幅越大，振動的能量越大。簡諧運(yùn)動中動能和勢能在發(fā)生相互轉(zhuǎn)化，但機(jī)械能的總39例4、如右圖所示為一彈簧振子的振動圖象,由此可知()

A.在t1時刻,振子的動能最大,所受的彈力最大

B.在t2時刻,振子的動能最大,所受的彈力最小

C.在t3時刻,振子的勢能最大,所受的彈力最大

D.在t4時刻,振子的勢能最大,所受的彈力最小BC例4、如右圖所示為一彈簧振子的振動圖象,由此可知(40例5、如圖，光滑水平面上，質(zhì)量相等的m和M疊在一起做簡諧運(yùn)動（無相對滑動），最大速度為v0，振幅為A：（1）當(dāng)振動到最大位移把m迅速拿走，振子的（）（2）當(dāng)振動到平衡位置把m迅速拿走，振子的（）A、振幅減小，最大速度不變B、振幅減小，最大速度減小C、振幅不變，最大速度不變D、振幅