簡諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力和能量 課件-高二上學(xué)期物理滬科版（2020）選擇性必修第一冊

2.2簡諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力和能量復(fù)習(xí)回憶一、機(jī)械振動(dòng)1.定義:物體在平衡位置附近所做的往復(fù)運(yùn)動(dòng).2.特點(diǎn):對稱性和周期性.二、彈簧振子模型1.小球看成質(zhì)點(diǎn);2.忽略彈簧質(zhì)量;3.忽略阻力.三、振動(dòng)圖像(x--t圖象)橫坐標(biāo)t—時(shí)間;縱坐標(biāo)x—相對平衡位置的位移.位移x總是從平衡位置指向振子位置.4、特征值法:振幅;周期、頻率;相位.

強(qiáng)弱；快慢;狀態(tài).

四、簡諧運(yùn)動(dòng)的描述1、定義法:位移隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化.3、圖象法:是正弦曲線.2、公式法：復(fù)習(xí)回憶思考：OAB1.當(dāng)物體遠(yuǎn)離平衡位置時(shí)，速度如何改變?2.當(dāng)物體靠近平衡位置時(shí)，速度如何改變？變小為什么會(huì)發(fā)生這種變化呢？變大

※說明物體在離開平衡位置時(shí)一定受到一個(gè)方向總是指向平衡位置的力，它的效果是使物體回到平衡位置。1.定義:使振動(dòng)物體回到平衡位置的力.一、回復(fù)力：2.回復(fù)力是一種效果力，方向總是指向平衡位置實(shí)際上不存在，實(shí)際上由物體受到的其他力提供3.來源:由物體在振動(dòng)方向上的合力提供.【例題】分析下列幾種機(jī)械振動(dòng)的回復(fù)力：①豎直彈簧振子③傾斜彈簧振子②光滑圓弧擺④豎直單擺規(guī)定向下為正方向

平衡位置:振子受的回復(fù)力此時(shí)彈簧振子的回復(fù)力是彈簧的彈力嗎？回復(fù)力不一定是彈力可能是幾個(gè)力的合力。振子在C點(diǎn)受到的彈力為:解析：例1、證明:豎直懸掛的彈簧振子做簡諧運(yùn)動(dòng)

例2、如圖所示,質(zhì)量為m1的物體A放置在質(zhì)量為m2的物體B上,B與彈簧相連,它們一起在光滑水平面上做簡諧運(yùn)動(dòng),振動(dòng)過程中A、B之間無相對運(yùn)動(dòng),設(shè)彈簧勁度系數(shù)為k,當(dāng)物體離開平衡位置的位移為x時(shí),A、B間摩擦力的大小等于(

)D解析：A、B相對靜止,一起在彈簧作用下做簡諧運(yùn)動(dòng),當(dāng)位移是x時(shí),其回復(fù)力大小為kx,但kx并不是A物體的回復(fù)力,也不是B物體的回復(fù)力,是系統(tǒng)的。A物體隨B一起做簡諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力就是B對A的摩擦力,從這里可以看出,靜摩擦力也可以提供回復(fù)力。A物體的加速度就是B物體的加速度,也是整體的加速度。當(dāng)物體離開平衡位置的位移為x時(shí),回復(fù)力(即彈簧彈力)的大小為kx,以整體為研究對象,此時(shí)A與B具有相同的加速度,根據(jù)牛頓第二定律以A為研究對象,使其產(chǎn)生加速度的力即為B對A的靜摩擦力F,由牛頓第二定律可得位置AA→OOO→BB位移大小速度大小回復(fù)力大小加速度大小動(dòng)能勢能最大↘0↗最大最大↘0↗0最大↘0↗最大最大↘0↗最大最大↘0↗最大最大↘0↗0二、簡諧運(yùn)動(dòng)各物理量的變化規(guī)律2、總機(jī)械能=任意位置的動(dòng)能+勢能

=平衡位置的動(dòng)能

=振幅位置的勢能3、振動(dòng)系統(tǒng)的能量與振動(dòng)的振幅和勁度系數(shù)有關(guān)。勁度系數(shù)越大,振幅越大，振動(dòng)的能量越大；1、平衡位置：勢能最小，動(dòng)能最大；最大位移：動(dòng)能為零，勢能最大。4、一個(gè)全振動(dòng)過程完成兩次周期性能量變化三、簡諧運(yùn)動(dòng)的能量（1）當(dāng)物體從最大位移處向平衡位置運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于v與a的方向一致，物體做加速度越來越小的加速運(yùn)動(dòng)。（2）當(dāng)物體從平衡位置向最大位移處運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于v與a的方向相反，物體做加速度越來越大的減速運(yùn)動(dòng)。小結(jié)：簡諧運(yùn)動(dòng)是變加速運(yùn)動(dòng)。[例2]證明:豎直懸掛的彈簧振子的振動(dòng)是簡諧運(yùn)動(dòng).證明:振子處于平衡狀態(tài)時(shí)有:

mg=kx0

當(dāng)振動(dòng)過程中向下相對平衡位置的位移為x時(shí)振子所受的合力為：

F=mg-k(x+x0)

=mg-kx-kx0

=-kx

符合簡諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力公式，故為簡諧運(yùn)動(dòng)。mgk(x+x0)練3、如圖所示，把圖中傾角為θ的光滑斜面上的小球沿斜面拉下一小段距離然后松開，假設(shè)空氣阻力可以忽略不計(jì)，試證明：小球的運(yùn)動(dòng)是簡諧運(yùn)動(dòng)。xvF(a)EkEpAA-OOO-BB向左最大