高中物理(新教材)選修1課件2：2 3 簡諧運(yùn)動的回復(fù)力和能量 人教版

第3節(jié)簡諧運(yùn)動的回復(fù)力和能量

問題一：我們學(xué)過哪些運(yùn)動及其受力如何？直線和曲線運(yùn)動受力特點(diǎn)力大小變化情況與速度的方向關(guān)系勻速直線運(yùn)動勻變速直線運(yùn)動勻變速曲線運(yùn)動勻速圓周運(yùn)動………………F合的方向與速度在一條直線上F合的方向與速度方向有一夾角F合的方向與速度方向始終垂直問題二：物體的運(yùn)動跟它的受力有關(guān)，振動的受力有何特點(diǎn)呢？F合的方向與速度在一條直線上觀察彈簧振子的運(yùn)動，彈簧振子為什么這樣運(yùn)動？

想一想OAB（請點(diǎn)擊小球）振子到達(dá)平衡位置時(shí)，由于慣性繼續(xù)運(yùn)動。振子離開平衡位置，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。振動形成原因：1.回復(fù)力：物體所受的力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)力怎樣理解回復(fù)力這個(gè)概念？（1）回復(fù)力是產(chǎn)生振動的必要條件。（2）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。F=kx

－回復(fù)力勁度系數(shù)位移

2.振動的位移（x）：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反。

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。3.簡諧運(yùn)動：F=kx－回復(fù)力位移比例系數(shù)（“－”表示回復(fù)力與位移的方向相反）音叉的振動可以看成是簡諧運(yùn)動音叉的振動可以看成是簡諧運(yùn)動

在勁度系數(shù)為k，原長為L0的固定于一點(diǎn)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，此時(shí)彈簧沒有超出彈性限度，小木塊的振動是簡諧運(yùn)動嗎？想一想

如圖所示，振子的平衡位置為o，向下方向?yàn)檎较颍藭r(shí)彈簧的形變?yōu)閤0，根據(jù)胡克定律及平衡條件有

mg-kx0=0

當(dāng)振子向下偏離平衡位置為x時(shí)，回復(fù)力（即合外力）為：

F=mg-k(x0+x)

兩式聯(lián)立可以得F=-kx，物體振動時(shí)的回復(fù)力符合簡諧運(yùn)動的條件。即豎直方向的彈簧振子是簡諧運(yùn)動。x0o正方向——判斷是否做簡諧運(yùn)動的依據(jù)F=kx－歸納簡諧運(yùn)動的運(yùn)動規(guī)律加速度加速度隨位移的變化而變化，所以簡諧運(yùn)動是一種非勻變速運(yùn)動。速度：簡諧運(yùn)動是變加速運(yùn)動，在平衡位置處速度最大，在最大位移處速度為零。速度的變化也具有周期性。二、簡諧運(yùn)動中各個(gè)物理量變化規(guī)律速度：簡諧運(yùn)動是變加速運(yùn)動，在平衡位置處速度最大，在最大位移處速度為零。速度的變化也具有周期性。二、簡諧運(yùn)動中各個(gè)物理量變化規(guī)律

做簡諧運(yùn)動的物體，當(dāng)它每次經(jīng)過同一位置時(shí)，一定相同的物理量是（）

A.速度B.位移

C.回復(fù)力D.加速度BCD思考XvF、a動能勢能AA-OOO-BB向左最大向左減小向右最大向右最大0向右最大向右增大向右減小00向右增大向右減小向左增大0向左最大0增大最大減小0最大減小0增大最大OAB三、簡諧運(yùn)動的能量簡諧運(yùn)動的能量與振幅有關(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)械能的總量保持不變，即機(jī)械能守恒。簡諧運(yùn)動是一種理想化模型

試畫出物體在做簡諧運(yùn)動時(shí)的Ek-t和Ep-t及E-t圖象：tE0機(jī)械能勢能動能ABO1.回復(fù)力：方向總是指向平衡位置，使物體回到平衡位置的力。2.振動的位移（x）：方向由平衡位置起背離平衡位置。3.簡諧運(yùn)動：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。4.簡諧運(yùn)動中的各個(gè)物理量變化規(guī)律VaxEkEp都隨物體的振動做周期性的變化5.簡諧運(yùn)動中機(jī)械能守恒課堂小結(jié)1．簡諧運(yùn)動屬于下列哪一種運(yùn)動?(

)A．勻加速運(yùn)動B．勻減速運(yùn)動C．勻速直線運(yùn)動D．非勻變速運(yùn)動D課堂練習(xí)2.做簡諧運(yùn)動的物體，當(dāng)位移為負(fù)值時(shí)，以下說法正確的是（）BA．速度一定為正值，加速度一定為正值B．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D．速度不一定為負(fù)值，加速度一定為負(fù)值課堂練習(xí)3．當(dāng)一彈簧振子在豎直方向上做簡諧運(yùn)動時(shí)，下列說法正確的（）CDA．振子在振動過程中，速度相同時(shí)，彈簧的長度一定相等B．振子從最低點(diǎn)向平衡位置運(yùn)動過程中，彈簧彈力始終做負(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(jī)械能一定守恒課堂練習(xí)4．如圖是質(zhì)點(diǎn)做簡諧振動的圖像，由此可知（）A．t=0時(shí)，質(zhì)點(diǎn)的位移、速度均為零B．t=1s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C．t=2s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D．質(zhì)點(diǎn)的振幅為5cm，周期為2sBC課堂練習(xí)備用工具&資料3．當(dāng)一彈簧振子在豎直方向上做簡諧運(yùn)動時(shí)，下列說法正確的（）CDA．振子在振動過程中，速度相同時(shí)，彈簧的長度一定相等B．振子從最低點(diǎn)向平衡位置運(yùn)動過程中，彈簧彈力始終做負(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(jī)械能一定守恒課堂練習(xí)1．簡諧運(yùn)動屬于下列哪一種運(yùn)動?(

)A．勻加速運(yùn)動B．勻減速運(yùn)動C．勻速直線運(yùn)動D．非勻變速運(yùn)動D課堂練習(xí)運(yùn)動受力特點(diǎn)力大小變化情況與速度的方向關(guān)系勻速直線運(yùn)動勻變速直線運(yùn)動勻變速曲線運(yùn)動勻速圓周運(yùn)動………………F合的方向與速度在一條直線上F合的方向與速度方向有一夾角F合的方向與速度方向始終垂直問題二：物體的運(yùn)動跟它的受力有關(guān)，振動的受力有何特點(diǎn)呢？F合的方向與速度在一條直線上觀察彈簧振子的