高二物理选修3-4-11.3简谐运动的回复力和能量-LIppt课件.ppt

《高二物理选修3-4-11.3简谐运动的回复力和能量-LIppt课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高二物理选修3-4-11.3简谐运动的回复力和能量-LIppt课件.ppt（15页珍藏版）》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么第十一章第十一章 机械运动机械运动11.3简谐运动的回简谐运动的回复力和能量复力和能量在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么回复力：振动物体偏离平衡位置后，所受到的使回复力：振动物体偏离平衡位置后，所受到的使它回到平衡位置的力它回到平衡位置的力。一一.简谐运动的回复力简谐运动的回复力 F F-kx-kx；说明说明说明说明:式中式中式中式中F F F F为回复力；为回复力；为回复力；为回复力；x x x x为偏离平衡位置的位移；

2、为偏离平衡位置的位移；为偏离平衡位置的位移；为偏离平衡位置的位移；k k k k是常数，是常数，是常数，是常数，对于弹簧振子，对于弹簧振子，对于弹簧振子，对于弹簧振子，k k k k是劲度系数，对于其他物体的简谐运动，是劲度系数，对于其他物体的简谐运动，是劲度系数，对于其他物体的简谐运动，是劲度系数，对于其他物体的简谐运动，k k k k是别的常数；是别的常数；是别的常数；是别的常数；负号负号负号负号表示回复力与位移的方向总相反。表示回复力与位移的方向总相反。表示回复力与位移的方向总相反。表示回复力与位移的方向总相反。在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许

3、你认为浪费这一点点算不了什么1.1.1.1.定义定义定义定义:2.2.2.2.特点特点特点特点:方向始终指向平衡位置方向始终指向平衡位置方向始终指向平衡位置方向始终指向平衡位置,按力的作用效果命名按力的作用效果命名按力的作用效果命名按力的作用效果命名 使振子回到平衡位置的力使振子回到平衡位置的力使振子回到平衡位置的力使振子回到平衡位置的力3 3 3 3.回复力来源：回复力来源：回复力来源：回复力来源：振动方向上的合外力振动方向上的合外力振动方向上的合外力振动方向上的合外力(指向平衡位置的合力指向平衡位置的合力指向平衡位置的合力指向平衡位置的合力)一、简谐运动的回复力如如如如果果果果质质质质点点

4、点点所所所所受受受受的的的的回回回回复复复复力力力力与与与与它它它它偏偏偏偏离离离离平平平平衡衡衡衡位位位位置置置置的的的的位位位位移移移移大大大大小小小小成成成成正正正正比比比比，并并并并且且且且始始始始终终终终指指指指向向向向平平平平衡衡衡衡位位位位置置置置（即即即即与与与与位位位位移移移移方方方方向向向向相相相相反反反反）,质点的运动就是简谐运动。质点的运动就是简谐运动。质点的运动就是简谐运动。质点的运动就是简谐运动。4.4.4.4.简谐运动的动力学特点：简谐运动的动力学特点：简谐运动的动力学特点：简谐运动的动力学特点：5.5.5.5.简谐运动的运动学特点：简谐运动的运动学特点：简谐运动

5、的运动学特点：简谐运动的运动学特点：其中其中其中其中k k为比例系数，负号表示回复力为比例系数，负号表示回复力为比例系数，负号表示回复力为比例系数，负号表示回复力F F方向与位移方向与位移方向与位移方向与位移x x方向相反方向相反方向相反方向相反在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么二、简谐运动中的各个物理量变化规律二、简谐运动中的各个物理量变化规律OA AAO O OB B x v F、a动能动能势能势能总机总机械能械能向左向左减小减小向右增大向右增大向右向右减小减小动能增大动能增大势能减小势能减小B向右向右增大增大向右减小向

6、右减小向左向左增大增大动能减小动能减小势能增大势能增大不变不变向左最大向左最大向右最大向右最大 0 0向右最大向右最大 0 0向右最大向右最大向左最大向左最大动能最大动能最大势能为势能为0 0动能为动能为0 0势能最大势能最大动能为动能为0 0势能最大势能最大O OB BA AF FF F在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么 从平衡位置开始计时，取向右为正方向从平衡位置开始计时，取向右为正方向从平衡位置开始计时，取向右为正方向从平衡位置开始计时，取向右为正方向 简谐运动是一种非匀变速运动，靠近简谐运动是一种非匀变速运动，靠近简

7、谐运动是一种非匀变速运动，靠近简谐运动是一种非匀变速运动，靠近平衡位置加速度减小，远离平衡加速度增平衡位置加速度减小，远离平衡加速度增平衡位置加速度减小，远离平衡加速度增平衡位置加速度减小，远离平衡加速度增大。大。大。大。a=-kx/m二、简谐运动中的各个物理量变化规律在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么2 2、简谐运动的能量与振幅有关，、简谐运动的能量与振幅有关，振幅越大，振幅越大，振动的能量越大振动的能量越大1 1、简谐运动中动能和势能在发生相互转化，、简谐运动中动能和势能在发生相互转化，但机械能的总量保持不变，即但机械能

8、的总量保持不变，即机械能守恒机械能守恒。三、简谐运动的能量三、简谐运动的能量 试画出物体在做简谐运动时的试画出物体在做简谐运动时的E Ek k-t-t和和E Ep p-t-t及及E-tE-t图象图象t tE E0 0机械能机械能势能势能动能动能A AB BO O在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么判断物体是否做简谐运动的方法：判断物体是否做简谐运动的方法：（1 1）根据物体的振动图像去判断）根据物体的振动图像去判断（2 2）根据回复力的规律）根据回复力的规律F=-kxF=-kx去判断去判断思考题：思考题：竖直方向振动的弹簧振子

9、所做的竖直方向振动的弹簧振子所做的振动是简谐运动吗？振动是简谐运动吗？在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么竖直方向振动的弹簧振子所做的振动是简谐运动吗？竖直方向振动的弹簧振子所做的振动是简谐运动吗？竖直方向振动的弹簧振子所做的振动是简谐运动吗？竖直方向振动的弹簧振子所做的振动是简谐运动吗？【思考题】判断物体是否做简谐运动的方法：判断物体是否做简谐运动的方法：判断物体是否做简谐运动的方法：判断物体是否做简谐运动的方法：（2 2）根据回复力的规律）根据回复力的规律）根据回复力的规律）根据回复力的规律F=-kxF=-kx去判断去判断

10、去判断去判断（1 1 1 1）根据物体的振动图像去判断）根据物体的振动图像去判断）根据物体的振动图像去判断）根据物体的振动图像去判断证明证明:竖直悬挂的弹簧振子做简谐运动竖直悬挂的弹簧振子做简谐运动找平衡位置找平衡位置找平衡位置找平衡位置在平衡位置处在平衡位置处在平衡位置处在平衡位置处找回复力找回复力找回复力找回复力指向平衡位置的合力指向平衡位置的合力指向平衡位置的合力指向平衡位置的合力将小球拉离平衡位置到将小球拉离平衡位置到将小球拉离平衡位置到将小球拉离平衡位置到c c点，点，点，点，此时偏离平衡位置的位移为此时偏离平衡位置的位移为此时偏离平衡位置的位移为此时偏离平衡位置的位移为x,x,方向

11、向下方向向下方向向下方向向下方向向上方向向上方向向上方向向上找找F=kxF=kxx x偏离平衡位置的位移偏离平衡位置的位移偏离平衡位置的位移偏离平衡位置的位移找方向关系找方向关系找方向关系找方向关系在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么证明:平衡状态平衡状态时有时有:mg=-kxmg=-kx0 0当当向下拉动向下拉动x x长度时弹长度时弹簧所受的簧所受的合外力为合外力为F=-k(x+xF=-k(x+x0 0)+mg)+mg=-kx=-kx-kx-kx0 0+mg+mg=-kx=-kx(符合简谐运动的公式符合简谐运动的公式)在日常

12、生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么小结小结1 1、回复力：、回复力：使振动物体回到平衡位置的力使振动物体回到平衡位置的力.2 2、简谐运动回复力的特点：、简谐运动回复力的特点：如果质点所受如果质点所受的的回复力与回复力与它它d d偏离平衡位置的偏离平衡位置的位移大小成位移大小成正比正比，并且始终指向平衡位置（即与位移，并且始终指向平衡位置（即与位移方方向相反向相反）,质点的运动就是简谐运动。质点的运动就是简谐运动。3 3、简谐运动中动能和势能在发生相互转化，、简谐运动中动能和势能在发生相互转化，但机械能的总量保持不变，即但机械能的

13、总量保持不变，即机械能守恒机械能守恒.在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么1:1:做简谐运动的物体，当位移为负值时，以做简谐运动的物体，当位移为负值时，以下说法正确的是下说法正确的是 （）A A速度一定为正值，加速度一定为正值速度一定为正值，加速度一定为正值B B速度不一定为正值，但加速度一定为正值速度不一定为正值，但加速度一定为正值C C速度一定为负值，加速度一定为正值速度一定为负值，加速度一定为正值D D速度不一定为负值，加速度一定为负值速度不一定为负值，加速度一定为负值B B课堂练习课堂练习在日常生活中，随处都可以看到浪

14、费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么2 2、当一弹簧振子在竖直方向上做简谐运动时，、当一弹簧振子在竖直方向上做简谐运动时，下列说法正确的（下列说法正确的（）A A振子在振动过程中，速度相同时，弹振子在振动过程中，速度相同时，弹簧的长度一定相等簧的长度一定相等B B振子从最低点向平衡位置运动过程中，振子从最低点向平衡位置运动过程中，弹簧弹力始终做负功弹簧弹力始终做负功C C振子在振动过程中的回复力由弹簧的振子在振动过程中的回复力由弹簧的弹力和振子的重力的合力提供弹力和振子的重力的合力提供D D振子在振动过程中，系统的机械能一振子在振动过程中，系统的机械能一定

15、守恒定守恒CDCD在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么3 3、关于弹簧振子做简谐运动时的能量，、关于弹簧振子做简谐运动时的能量，下列说法正确的有下列说法正确的有 （）A A等于在平衡位置时振子的动能等于在平衡位置时振子的动能 B B等于在最大位移时弹簧的弹性势能等于在最大位移时弹簧的弹性势能 C C等于任意时刻振子动能与弹簧弹性势等于任意时刻振子动能与弹簧弹性势能之和能之和 D D位移越大振动能量也越大位移越大振动能量也越大 ABCABC在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一

16、点点算不了什么4 4如图是质点做简谐振动的图像，由此可知（如图是质点做简谐振动的图像，由此可知（）A At=0t=0时，质点的位移、速度均为零时，质点的位移、速度均为零B Bt=1st=1s时，质点的位移为正向最大，速度为零，加速时，质点的位移为正向最大，速度为零，加速度为负向最大度为负向最大C Ct=2st=2s时，质点的位移为零，速度为负向最大值，加时，质点的位移为零，速度为负向最大值，加速度为零速度为零D D质点的振幅为质点的振幅为5cm5cm，周期为，周期为2s2sBC在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么O分析：分析：沿振动方向有两个力，弹簧的弹力和重沿振动方向有两个力，弹簧的弹力和重力的分力，二者的合力提供回复力力的分力，二者的合力提供回复力设平衡时弹簧的伸长量为设平衡时弹簧的伸长量为x0，则有，则有此时回复力为零，该位置为平衡位置记为此时回复力为零，该位置为平衡位置记为O O。若拉长若拉长x，则弹力为，则弹力为F=k(x0+x)此时回复力此时回复力F=F-mgsin=kx，而而F方向与方向与x方向相反。方向相反。故故 F=-kx成立成立该振动为简谐运动该振动为简谐运动xmgsinF课本第课本第1212页第一题页第一题