2.3簡諧運(yùn)動的回復(fù)力和能量課件高二上學(xué)期物理人教版選擇性

第二章

機(jī)械振動第3節(jié)

簡諧運(yùn)動的回復(fù)力和能量

目錄主題(二)能量主題(一)回復(fù)力第3節(jié)簡諧運(yùn)動的回復(fù)力和能量主題(三)簡諧三大特征新課引入：簡諧運(yùn)動為什么會以某一點(diǎn)為中心往復(fù)？OABCDOABCDOABCDOABCDOABCDOABCDOABCDOBCDAxxxxxxFFFFFF所受的合力總是指向平衡位置新課引入：簡諧運(yùn)動為什么會以某一點(diǎn)為中心往復(fù)？vmvm人生哲理：一個(gè)總跟你行動作對的人會讓你來來回回原地踏步慣性+回復(fù)力。第一部分回復(fù)力1.定義:一、回復(fù)力注意:各種性質(zhì)力的合力或分力提供使物體回到平衡位置的力。F回是按力的效果命名。彈簧振子單擺2.來源:【典例1】(多選)

如圖所示，彈簧振子B上放一個(gè)物塊A，在A與B一起做簡諧運(yùn)動的過程中，關(guān)于物塊A受力的說法中正確的是(

)A．物塊A受重力、支持力及彈簧對它的恒定的彈力B．物塊A受重力、支持力及彈簧對它的大小和方向

都隨時(shí)間變化的彈力C．物塊A做簡諧振動的回復(fù)力是B對它的摩擦力D．物塊A受重力、支持力及B對它的大小和方向都

隨時(shí)間變化的摩擦力CD3.大小:F回=-kx一、回復(fù)力1.定義:使物體回到平衡位置的力。

總指向平衡位置.各種性質(zhì)力的合力或分力提供2.來源:4.方向:5.判定簡諧運(yùn)動:3.大小:F回=-kx一、回復(fù)力1.定義:使物體回到平衡位置的力。

總指向平衡位置.各種性質(zhì)力的合力或分力提供2.來源:4.方向:5.判定簡諧運(yùn)動:①x-t圖像為正弦曲線②F-x滿足F=-kx的形式

解(1)O點(diǎn)：

A=OP

BCDXvF、aAA-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動能勢能動能和勢能在發(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。思考：分析總結(jié)，結(jié)合下圖完成下表能量第二部分2.決定因素:1.種類:二、能量動能和勢能彈簧振子單擺OAB勁度系數(shù)和振幅3.圖像:OABtE0ABo機(jī)械能二、能量2.決定因素:1.種類:動能和勢能勁度系數(shù)和振幅3.圖像:勢能動能OAB能量變化的周期為簡諧運(yùn)動周期的一半T【典例4】一彈簧振子振幅為A，從最大位移處經(jīng)過時(shí)間t0第一次到達(dá)平衡位置，若振子從最大位移處經(jīng)過t0/3時(shí)的加速度大小和動能分別為a1和E1，若振子從最大位移處經(jīng)過路程為A/3時(shí)加速度大小和動能分別為a2和E2，則a1、a2和E1、E2的大小關(guān)系為(

)A．a(chǎn)1＞a2，E1＞E2

B．a(chǎn)1＜a2，E1＞E2C．a(chǎn)1＜a2，E1＜E2

D．a(chǎn)1＞a2，E1＜E2DOAB【典例5】（多選）如圖所示是一個(gè)彈簧振子在0～0.4s時(shí)間內(nèi)做簡諧運(yùn)動的圖像，由圖像可知(

)A．在0.25～0.3s時(shí)間內(nèi)，振子受到的回復(fù)力越來越小B．t＝0.15s時(shí)刻與t＝0.25s，振子的速度相等C．t＝0.7s時(shí)，振子速度最大D．振子的動能和勢能相互轉(zhuǎn)化的周期為0.2sBDA:a、F、x瞬時(shí)對應(yīng)B:關(guān)于平衡位置具有對稱性C:振子運(yùn)動具有周期性D:振子運(yùn)動具有周期性簡諧三大特征第二部分1.瞬時(shí)性:2.對稱性:3.周期性:(1)若t2－t1＝nT，則t1、t2兩時(shí)刻振動物體在同一位置，運(yùn)動情況完全相同。(2)若t2-t1＝nT+T/2，則t1、t2兩時(shí)刻描述運(yùn)動的物理量(x、F、a、v)大小均相等、方向相反(或均為零)。三、簡諧三大特征a、F、x瞬時(shí)對應(yīng)(2)關(guān)于平衡位置對稱的兩段距離：運(yùn)動時(shí)間相等。(1)平衡位置對稱的兩點(diǎn)，x、a(F回)大小相等，v大小相等，EK相等，EP相等；xF(a)P/P[典例體驗(yàn)]

BC【典例6】(變式)如圖所示，彈簧下端掛一質(zhì)量為m的物體，物體在豎直方向上做振幅為A的簡諧運(yùn)動，當(dāng)物體振動到最高點(diǎn)時(shí)，彈簧正好為原長，物體從最高點(diǎn)回到最高點(diǎn)所用時(shí)間為2s，則物體在振動過程中(

)A．物體在最低點(diǎn)時(shí)所受的彈力大小應(yīng)為2mgB．彈簧的彈性勢能和物體的動能之和不變C．彈簧的最大彈性勢能等于mgAD．物體的最大動能應(yīng)等于mgAA【典例7】一個(gè)做簡諧運(yùn)動的質(zhì)點(diǎn)，先后以同樣的速度通過相距10cm的A、B兩點(diǎn)，歷時(shí)0.5s(如圖所示)。過B點(diǎn)后再經(jīng)過t＝0.5s質(zhì)點(diǎn)以大小相等、方向相反的速度再次通過B點(diǎn)，則質(zhì)點(diǎn)振動的周期是(

)A．0.5s

B．1.0sC．2.0s D．4.0sC

【典例8】(多選)公路上勻速行駛的貨車受一擾動，車上貨物隨車廂底板上下振動但不脫離底板。一段時(shí)間內(nèi)貨物在豎直方向的振動可視為簡諧運(yùn)動，周期為T。取豎直向上為正方向，以某時(shí)刻為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，其振動圖像如圖所示，則(

)A．t＝T/4時(shí)，貨物對車廂底板的壓力最大B．t＝T/2時(shí)，貨物對車廂底板的壓力最小C．t＝3T/4時(shí)，貨物對車廂底板的壓力最大D．t＝T/4時(shí)，貨物對車廂底板的壓力最小CD

【典例9】小王在湖邊欲乘游船，當(dāng)日風(fēng)浪較大，游船上下浮動。若把游船浮動簡化成豎直方向的簡諧運(yùn)動，則其振幅為20cm，周期為3.0s。當(dāng)船上升到最高點(diǎn)時(shí)，甲板剛好與碼頭地面平齊。在地面與甲板的高度差不超過10cm時(shí)，游客能舒服地登船。求在一個(gè)周期內(nèi)，小王能舒服地登船的時(shí)間是（

）A.1SB.2SC.3SD.4SA

總結(jié)提升第六部分課堂小結(jié)一、回復(fù)力二、能量1.定義:2.來源:1.種類:2.決定因素:3.周期性:2.對稱性:1.瞬時(shí)性:三、簡諧的三大特征3.大小:4.方向:3.圖像:【練習(xí)1】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（

）

A．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

B課堂練習(xí)【練習(xí)2】關(guān)于彈簧振子做簡諧運(yùn)動時(shí)的能量，下列說法正確的有（

）A．等于在平衡位置時(shí)振子的動能B．等于在最大位移時(shí)彈簧的彈性勢能C．等于任意時(shí)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ABC課堂練習(xí)【練習(xí)3】一個(gè)彈簧振子在光滑的水平面上做簡諧運(yùn)動，其中有兩個(gè)時(shí)刻彈簧振子的彈力大小相等，但方向相反，則這兩個(gè)時(shí)刻振子的（）A．速度一定大小相等,方向相反B．加速度一定大小相等,方向相反C．位移一定大小相等,但方向不一定相反D．以上三項(xiàng)都不一定大小相等方向相反B課堂練習(xí)【練習(xí)4】圖1為水平方向的彈簧，一端固定，另一端栓結(jié)一個(gè)小球，在水平橫桿上運(yùn)動，摩擦均不計(jì)，彈簧原長位置為B點(diǎn)，A和C為左右兩邊的運(yùn)動最遠(yuǎn)點(diǎn)，以B點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，該運(yùn)動位移-時(shí)間圖像如圖2，則（）A．AC距離為5cm B．從A到C的時(shí)間為6秒C．從B到C做勻減速運(yùn)動 D．從C到B彈性勢能轉(zhuǎn)化為動能D課堂練習(xí)

C課堂練習(xí)【練習(xí)6】兩個(gè)彈簧振子甲、乙沿水平方向放置，取向右為正方向，其振動圖像如圖所示，以下說法正確的是（）A．兩彈簧振子具有相同的相位B．甲的振幅比乙大，所以甲的能量比乙大C．t=2s時(shí)甲具有負(fù)向最大速度，乙具有正向最大位移D．甲、乙兩彈簧振子加速度最大值之比一定為2:1C課堂練習(xí)【練習(xí)6】將彈簧一端固定在鐵架臺的支架上，另一端和相連。將由靜止?fàn)顟B(tài)豎直下拉一段距離后釋放。內(nèi)置的加速度傳感器記錄下上下振動時(shí)加速度與時(shí)間的關(guān)系（取豎直向下為加速度的正方向），如圖所示。則（）A．a(chǎn)、b對應(yīng)時(shí)刻，的速度相同B．a(chǎn)、c對應(yīng)時(shí)刻，振動的回復(fù)力相同C．