第三節(jié)簡諧運動的回復力和能量課件

第三節(jié)

簡諧運動的回復力和能量第三節(jié)簡諧運動的回復力和能量1、描述簡諧運動的物理量振幅：描述振動強弱；周期和頻率：描述振動快慢;相位：描述振動步調(diào).2、簡諧運動的表達式：內(nèi)容回顧第三節(jié)簡諧運動的回復力和能量3、振動物體的位移：

是相對平衡位置的位移，它總是以平衡位置為始點，方向由平衡位置指向物體所在位置，位移的大小等于這兩個位置之間的距離。

第三節(jié)簡諧運動的回復力和能量彈簧振子為什么會做往復運動?1、存在力。2、慣性思考:第三節(jié)簡諧運動的回復力和能量思考與討論OABOABCDOABCDOABCDOABCD物體做簡諧運動時，所受的合力有什么特點？OABCDOABCDOABCDOBCDAXXXXXXFFFFFF第三節(jié)簡諧運動的回復力和能量物體做簡諧運動時，所受的合力的特點：總是指向平衡位置物體做簡諧振動時總要回到中心位置，則其一定受到指向中心位置的力，我們將這個力稱為簡諧運動的回復力。第三節(jié)簡諧運動的回復力和能量彈簧振子振動時，不同的位置位移不同，回復力也不同，那么回復力與位移有沒有聯(lián)系呢？分析：由振動過程的分析可知，振子的位移總是相對于平衡位置而言的，即初位置是平衡位置，位移可以用振子的位置坐標x來表示，方向始終從平衡位置指向振子（外側(cè)）?；貜土Φ姆较蚴冀K指向平衡位置，因而回復力的方向與振子的位移方向始終相反。對水平方向的彈簧振子來說，回復力就是彈簧的彈力。在彈簧發(fā)生彈性形變時，彈簧振子的回復力F跟振子偏離平衡位置的位移x成正比，方向跟位移的方向總是相反。思考：第三節(jié)簡諧運動的回復力和能量一、簡諧運動的動力學特征：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)“-”表示回復力方向始終與位移方向相反。x----振子離開平衡位置的位移,簡稱位移,

方向總是背離平衡位置.第三節(jié)簡諧運動的回復力和能量大量理論研究表明：如果質(zhì)點所受的力與它偏離平衡位置的位移大小成正比，并且總指向平衡位置，質(zhì)點的運動就是簡諧運動。注意：對一般的簡諧運動，由于回復力不一定是彈簧的彈力，所以K不一定是勁度系數(shù)而是回復力與位移的比例系數(shù)第三節(jié)簡諧運動的回復力和能量兩種判斷物體是否做簡諧運動的條件：①x-t圖像為正弦曲線②F-x滿足

F=-kx的形式下面用第二種方法來判斷豎直的彈簧拉一個小球的振動是不是簡諧運動？第三節(jié)簡諧運動的回復力和能量提示：先找平衡位置。因為x為振子到平衡位置的位移。規(guī)定向下為正方向

平衡位置:振子在C點受到的彈力為:振子受的回復力此時彈簧振子的回復力還是不是彈簧的彈力？回復力不一定是彈力可能是幾個力的合力。第三節(jié)簡諧運動的回復力和能量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、回復力來源：振動方向上的合外力

一、簡諧運動的回復力第三節(jié)簡諧運動的回復力和能量4.公式:“-”表示回復力方向始終與位移方向相反.(胡克定律)k----彈簧的勁度系數(shù)(常量)x----振子離開平衡位置的位移,簡稱位移,

方向總是背離平衡位置.(1)大小:一、簡諧運動的回復力(2)方向:總是指向平衡位置.第三節(jié)簡諧運動的回復力和能量

如果質(zhì)點所受的回復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.簡諧運動的動力學特點（條件）F回=–kx6.簡諧運動的運動學特點第三節(jié)簡諧運動的回復力和能量（1）當物體從最大位移處向平衡位置運動時，由于v與a的方向一致，物體做加速度越來越小的加速運動。（2）當物體從平衡位置向最大位移處運動時，由于v與a的方向相反，物體做加速度越來越大的減速運動。簡諧運動是變加速運動第三節(jié)簡諧運動的回復力和能量

如圖所示，某一時刻彈簧振子的小球運動到平衡位置右側(cè)，距平衡位置O點3cm處的B點，已知小球的質(zhì)量為1kg，小球離開平衡位置的最大距離為5cm，彈簧的勁度系數(shù)為200N/m，求：（1）最大回復力的大小是多少？（2）在B點時小球受到的回復力的大小和方向？（3）此時小球的加速度大小和方向？（4）小球的運動方向怎樣？例題1OB第三節(jié)簡諧運動的回復力和能量例題2：作簡諧運動的物體，當它每次經(jīng)過同一位置時，一定相同的物理量是（）

A：速度B：位移

C：回復力D：加速度BCD第三節(jié)簡諧運動的回復力和能量二、簡諧運動的能量第三節(jié)簡諧運動的回復力和能量【提出問題】彈簧振子的速度在不斷變化，因而它的動能在__________；彈簧的伸長量和壓縮量在不斷變化，因而它的勢能也__________，它們的變化具有什么規(guī)律？小球共受三個力：彈簧的拉力、桿的支持力和小球的重力，而重力和支持力已相互平衡，所以回復力由彈簧彈力提供。第三節(jié)簡諧運動的回復力和能量位置AA→OOO→BB位移大小

速度大小

回復力大小

動能

勢能

總能

最大最大0最大不變0不變不變不變不變最大最大最大00000最大最大第三節(jié)簡諧運動的回復力和能量第三節(jié)簡諧運動的回復力和能量1、總機械能=任意位置的動能+勢能=平衡位置的動能=振幅位置的勢能2、振動系統(tǒng)的能量與振動的振幅有關。如果沒有摩擦力和空氣阻力，在簡諧運動過程中就只有動能和勢能的相互轉(zhuǎn)化，振動的機械能守恒。實際的振動總是要受到摩擦和阻力，因此在振動過程中需要不斷克服外界阻力做功而消耗能量，振幅會逐漸減小，最終停下來總結：第三節(jié)簡諧運動的回復力和能量

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。二、簡諧運動的能量

試畫出物體在做簡諧運動時的Ek-t和Ep-t及E-t圖象tE0機械能勢能動能ABO簡諧運動的能量由勁度系數(shù)和振幅決定.勁度系數(shù)越大,振動的能量越大；振幅越大，振動的能量越大.第三節(jié)簡諧運動的回復力和能量三.簡諧運動的特點：1、回復力與位移成正比而方向相反，總是指向平衡位置。2、簡諧運動是一種理想化的運動，振動過程中無阻力，所以振動系統(tǒng)機械能守恒。3、簡諧運動是一種非勻變速運動。特點：具有往復性，對稱性、周期性。第三節(jié)簡諧運動的回復力和能量四、簡諧振動中的對稱關系（1）關于平衡位置的對稱點①a、F、S大小相同，方向相反；動能勢能相同②V大小相同，方向不一定（2）先后通過同一位置①a、F、S，動能勢能相同②V大小相同，方向相反第三節(jié)簡諧運動的回復力和能量圖11.3