簡諧運動的回復(fù)力和能量公開.ppt

,透過現(xiàn)象看本質(zhì)，用物理的眼光看世界，你才知道世界的無窮樂趣和奧秘。 周亮,機械振動、簡諧運動,定義:物體在平衡位置附近所做的往復(fù)運動，叫做機械振動通常簡稱振動 最簡單、最基本的振動是簡諧運動,原來靜止時的位置,一個理想模型,a、小球可看作質(zhì)點且阻力忽略不計 b、彈簧的質(zhì)量忽略不計,彈簧振子,簡諧運動的位移:,總是從平衡位置指向某時刻振子所處位置,1、定義法:位移隨時間按正弦規(guī)律變化.,3、圖象法:是正弦曲線.,2、公式法：,一、簡諧運動中的位移與速度分析,X,v,A,A-O,O,O-B,B,向左最大,向左減小,向右最大,向右最大,0,向右增大,0,向右增大,向右減小,0,O,A,B,C,D,做簡諧運動的物體，當(dāng)位移為負(fù)值時，以下說法正確的是 （ ）,B,課 堂 思 考,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,彈簧振子作簡諧運動時，以下說法正確的是（ ） A振子通過平衡位置時，加速度一定為零 B振子速度為零時，加速度最大 C振子向平衡位置運動時，加速度方向與速度方向相反 D振子遠(yuǎn)離平衡位置運動時，加速度方向與速度方向相反,ABD,課 堂 思 考,11.3 從動力學(xué)觀點和能量觀點 分析“為什么”,勻速直線運動,運動形式,受力特點,合外力F=0,勻變速直線運動,恒定合力F與v直線,F=ma,勻速圓周運動,合F始終垂直v,F=man,（類）平拋運動,恒定合力F與v0垂直,F=ma,二、簡諧運動中的受力分析,X,v,A,A-O,O,O-B,B,向左最大,向左減小,向右最大,向右最大,0,向右增大,0,向右增大,向右減小,0,O,A,B,F,向右最大,向右減小,0,向左增大,向左最大,C,D,豎直方向的振動,水平方向的振動（有摩擦力）,小球來回擺動動,1.定義:,2.特點:,按力的作用效果命名， 方向始終指向平衡位置,使振子回到平衡位置的力,3、回復(fù)力來源：,振動方向上的合外力,三、回復(fù)力,簡諧運動的合力特點,彈簧振子所受的合力F與振子位移X的大小成正比，且合力F的方向總是與位移X的方向相反。,式中K為彈簧的勁度系數(shù),如果質(zhì)點所受的回復(fù)力與它偏離平衡位置的位移大小成正比，并且始終指向平衡位置（即與位移方向相反）,質(zhì)點的運動就是簡諧運動。,5.簡諧運動的運動學(xué)特點,簡諧運動的回復(fù)力,K為回復(fù)力和位移的比值，而不是勁度系數(shù)k,.某人想判斷以下振動是不是簡諧運動，請你陳述求證的思路 （1）粗細(xì)均勻的一條木筷，下端繞幾圈鐵絲，豎直浮在較大的筒中（圖11.3-4）。把木筷往上提起一段距離后放手，木筷就在水中上下振動； （2）光滑圓弧面上有一個小球，把它從最低點移開一小段距離，放手后，小球以最低點為平衡位置左右振動（圖11.3-5）,（2）根據(jù)回復(fù)力的規(guī)律F=-kx去判斷,（1）根據(jù)物體的振動規(guī)律圖像去判斷,四、簡諧運動中的能量轉(zhuǎn)換,X,v,F、a,動能,勢能,A,A-O,O,O-B,B,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,0,0,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,O,A,B,2、簡諧運動的能量與振幅有關(guān)，振幅越大，振動的能量越大,1、簡諧運動中動能和勢能在發(fā)生相互轉(zhuǎn)化，但機械能的總量保持不變，即機械能守恒。,四、簡諧運動的能量,關(guān)于彈簧振子做簡諧運動時的能量，下列說法正確的有 （ ）,ABC,課 堂 思 考,A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,當(dāng)一彈簧振子在豎直方向上做簡諧運動時，下列說法正確的（ ）,CD,課 堂 思 考,A振子在振動過程中，速度相同時，彈簧的長度一定相等 B振子從最低點向平衡位置運動過程中，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)的機械能一定守恒,圖11.3-6為某物體做簡諧運動的圖像，在所畫曲線的范圍內(nèi)回答下列問題。,哪些時刻物體的回復(fù)力與0.4s時刻的回復(fù)力相同？ 哪些時刻物體的速度與0.4s時刻的速度相同？ 哪些時刻的動能與0.4s時刻的動能相同？ 哪些時間的加速度在減??？ 哪些時間的勢能在增大？,在簡諧運動中，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),關(guān)于彈簧振子做簡諧運動時的能量，下列說法正確的有 （ ）,ABC,課 堂 練 習(xí),A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,如圖是質(zhì)點做簡諧振動的圖像，由此可知（ ） At=0時，質(zhì)點的位移、速度均為零 Bt=1s時，質(zhì)點的位移為正向最大，速度為零，加速度為負(fù)向最大 Ct=2s時，質(zhì)點的位移為零，速度為負(fù)向最大值，加速度為零 D質(zhì)點的振幅為5cm，周期為2s,BC,課 堂 練 習(xí),如圖所示，是一彈簧振子，設(shè)向右方向為正，O為平衡位置，則（ ） AAO位移為負(fù)值，速度為正值 BOB時，位移為正值，加速度為負(fù)值 CBO時，位移為負(fù)值，速度為負(fù)值 DOA時，位移為負(fù)值，加速度為正值,ABD,課 堂 練 習(xí),一個彈簧振子在光滑的水平面上做簡諧運動,其中有兩個時刻彈簧振子的彈力大小相等,但方向相反,則這兩個時刻振子的（ ） A