簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力和能量 課件高二上學(xué)期物理人教版（2019）選擇性必修第一冊(cè)

第二章

機(jī)械振動(dòng)第3節(jié)

簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力和能量新教材人教版物理（選擇性必修第一冊(cè)）溫故知新如果物體的振動(dòng)圖象（x—t圖象）是一條正弦曲線，這樣的振動(dòng)叫做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。其振動(dòng)過(guò)程關(guān)于平衡位置對(duì)稱，是一種往復(fù)運(yùn)動(dòng)．CBO規(guī)定向右為正方向思考1:小球?yàn)槭裁磿?huì)做往復(fù)運(yùn)動(dòng)?存在力和慣性思考2:小球的受力滿足什么特點(diǎn)才會(huì)做這種運(yùn)動(dòng)呢？OABCDOABCDOABCD1.在平衡位置處，振動(dòng)方向合力為零速度不為零，由于慣性能夠繼續(xù)運(yùn)動(dòng)2.偏離平衡位置處，總有一個(gè)指向平衡位置的合力作用FNmgFNmgFNmgFF課堂引入1.定義:使物體在平衡位置附近做往復(fù)運(yùn)動(dòng)回復(fù)力是按力的作用效果命名的2.來(lái)源：回復(fù)力可以是彈力,也可以是其它力(包括摩擦力);可以是某一個(gè)力，或幾個(gè)力的合力,或者某個(gè)力的分力.一、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力3.大小:

F=-kx“-”表示回復(fù)力方向始終與位移方向相反.4.方向:

總是指向平衡位置.CBO規(guī)定向右為正方向5.簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的定義的另一種表述：注意：對(duì)一般的簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，由于回復(fù)力不一定是彈簧的彈力，所以k不一定是勁度系數(shù)而是回復(fù)力與位移的比例系數(shù)。如果質(zhì)點(diǎn)所受的力與它偏離平衡位置的位移大小成正比，并且總是指向平衡位置,質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)就是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。一、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力即回復(fù)力滿足F=-kx的運(yùn)動(dòng)就是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。6.判斷物體是否做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的兩種方法1.x-t圖像為正弦曲線2.F-x

滿足

F=-kx的形式3.常用步驟：（1）找平衡位置

（2）找回復(fù)力（3）找F=kx一、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力一、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力如圖，一彈簧上端固定，勁度系數(shù)為k，另一端掛一質(zhì)量為m的小球，平衡位置時(shí)彈簧的形變量為x0，釋放后小球做上下運(yùn)動(dòng)，彈簧此時(shí)沒(méi)有超出彈性限度，小球的運(yùn)動(dòng)是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)嗎？其回復(fù)力是誰(shuí)提供的？x0oF=-kx如圖，一彈簧上端固定，勁度系數(shù)為k，另一端掛一質(zhì)量為m的小球，平衡位置時(shí)彈簧的形變量為x0，釋放后小球做上下運(yùn)動(dòng)，彈簧此時(shí)沒(méi)有超出彈性限度，小球的運(yùn)動(dòng)是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)嗎？其回復(fù)力是誰(shuí)提供的？證明：(1)平衡位置時(shí)彈簧的形變量為x0，

則mg=kx0

(2)當(dāng)小球向下運(yùn)動(dòng)到離平衡位置的距離是x時(shí)，

回復(fù)力：F=mg-k(x0+x)(3)得F=-kx，即小球的運(yùn)動(dòng)是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。重力和彈力的合力提供回復(fù)力一、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力x0oXvF、aQQ-OOO-PP最大減小最大最大0最大增大減小00增大減小增大0最大動(dòng)能勢(shì)能0增大最大減小0最大減小0增大最大機(jī)械能不變1.簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)中各個(gè)物理量的變化規(guī)律二、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的能量練習(xí)1.圖為某個(gè)彈簧振子做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的振動(dòng)圖像,由圖像可知 (

)A.在t=0.1s時(shí),由于位移為零,所以振動(dòng)能量為零B.在t=0.2s時(shí),小球的勢(shì)能最大C.在t=0.35s時(shí),小球具有的能量尚未達(dá)到最大值D.在t=0.4s時(shí),小球的動(dòng)能最大B二、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的能量1.簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的加速度大小和方向都隨時(shí)間做周期性的變化，是變加速運(yùn)動(dòng)；2.當(dāng)物體從最大位移處向平衡位置運(yùn)動(dòng)時(shí)，物體做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)；3.當(dāng)物體從平衡位置向最大位移處運(yùn)動(dòng)時(shí)，物體做加速度增大的減速運(yùn)動(dòng)。4.每次經(jīng)過(guò)同一位置處，x、F、a、勢(shì)能、動(dòng)能均相同；v大小相等，方向不一定；若連續(xù)兩次經(jīng)過(guò)同一點(diǎn)，v反向。5.對(duì)稱位置，勢(shì)能、動(dòng)能均相同；x、F、a、大小相等，方向相反；v大小相等，方向不一定。二、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的能量2.簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的特征PQ二、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的能量(1)若t2－t1＝nT，則t1、t2兩時(shí)刻振動(dòng)物體在同一位置，運(yùn)動(dòng)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(dòng)的物理量(x、F、a、v)大小均相等、方向相反(或均為零)。7．周期性:6.簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的能量與振幅有關(guān)，勁度系數(shù)和小球質(zhì)量都一定的系統(tǒng)，振幅越大，振動(dòng)的能量越大。PQ練習(xí)2.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(dòng)，摩擦均不計(jì)，彈簧原長(zhǎng)位置為B點(diǎn)，A和C為左右兩邊的運(yùn)動(dòng)最遠(yuǎn)點(diǎn)，以B點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，該運(yùn)動(dòng)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(dòng) D．從C到B彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能【正確答案】D二、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的能量課堂小結(jié)回復(fù)力能量回復(fù)力是使振子回到平衡位置的力，可以是彈力,也可以是