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

第二章

機(jī)械振動(dòng)第3節(jié)

簡諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力和能量新教材人教版物理（高中選擇性必修第一冊(cè)）思考與討論

當(dāng)我們把彈簧振子的小球拉離平衡位置釋放后，小球就會(huì)在平衡位置附近做簡諧運(yùn)動(dòng)。小球的受力的大小方向如何？一、回復(fù)力1.定義：使振子回到平衡位置的力

回復(fù)力為零的位置就是平衡位置2.來源：回復(fù)力是一種效果力，可以是某一個(gè)力，也可以是幾個(gè)力的合力,或者某個(gè)力的分力。方向始終指向平衡位置.3.大小：F合=-kx（1）F合為振動(dòng)方向的合力；（2）x表示位移，非彈簧長度；（3）k在彈簧振子中表示勁度系數(shù)，而在其他振動(dòng)系統(tǒng)中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)（4）判斷簡諧運(yùn)動(dòng)的方法①看振動(dòng)圖像是不是正弦曲線②看振動(dòng)方向的回復(fù)力是否滿足F回=-kx例1：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)沒有超出彈性限度，小球的運(yùn)動(dòng)是簡諧運(yùn)動(dòng)嗎？證明步驟：1、找平衡位置2、找回復(fù)力3、判斷是否滿足條件F=-kXx0ox0o證明：平衡位置時(shí)彈簧的形變量為x0，

則mg=kx0

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)得F=-kx，即小球的運(yùn)動(dòng)是簡諧運(yùn)動(dòng)。重力和彈力的合力提供回復(fù)力例2：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)沒有超出彈性限度，小球的運(yùn)動(dòng)是簡諧運(yùn)動(dòng)嗎？例3：一質(zhì)量為m，側(cè)面積為S的正方體木塊，放在水面上靜止(平衡)，如圖所示．現(xiàn)用力向下將其壓入水中一段深度x后(未全部浸沒)撤掉外力，木塊在水面上上下振動(dòng)，忽略一切阻力，(只考慮浮力和重力)試判斷木塊的振動(dòng)是否為簡諧運(yùn)動(dòng)．

彈簧振子中小球的速度在不斷變化，因而它的動(dòng)能在不斷變化；彈簧的伸長量或壓縮量在不斷變化，因而它的勢(shì)能也在不斷變化。彈簧振子的能量變化具有什么規(guī)律呢？ODCBA二、簡諧運(yùn)動(dòng)的能量簡諧運(yùn)動(dòng)各個(gè)物理量如何變化？有何規(guī)律？0ABOAA→OOA→OB動(dòng)能勢(shì)能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1.能量轉(zhuǎn)化：動(dòng)能和勢(shì)能在發(fā)生相互轉(zhuǎn)化，總機(jī)械能不變。2.能量大?。海?）振幅越大，能量越大（2）周期性，對(duì)稱性O(shè)QPtE0機(jī)械能勢(shì)能動(dòng)能如圖所示，光滑水平桿上套著一個(gè)小球和一個(gè)彈簧，彈簧一端固定，另一端連接在小球上，忽略彈簧質(zhì)量。小球以點(diǎn)O為平衡置，在A、B兩點(diǎn)之間做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，它所受的回復(fù)力F隨時(shí)間t變化的圖象如圖，則t在2s~3s的時(shí)間內(nèi)，振子的動(dòng)能Ek，和勢(shì)能Ep的變化情況是（）A．Ek變小，Ep變大

B．Ek變大，Ep變小C．Ek，Ep均變小

D．Ek，Ep均變大B

ACDDAD如圖所示，一勁度系數(shù)為k的輕彈簧，下端被固定在水平地面上，上端與質(zhì)量為m的小球（可視為質(zhì)點(diǎn)）相連，開始時(shí)小球靜止于O點(diǎn)?，F(xiàn)用一豎直向上的拉力將小球緩慢拉至P點(diǎn)，此時(shí)彈簧恢復(fù)原長。t=0時(shí)刻撤去拉力，小球由靜止開始做簡諧運(yùn)動(dòng)，經(jīng)時(shí)間第一次回到O點(diǎn)，已知彈簧的形變