简谐运动的回复力和能量.ppt

1、描述、描述简谐运运动的物理量的物理量振幅振幅：描述振：描述振动强弱弱；周期周期和和频率率：描述振：描述振动快慢快慢;相位相位：描述振：描述振动步步调.2、简谐运运动的表达式：的表达式：复复习回回顾1.第三第三节 简谐运运动的回复力和能量的回复力和能量2.回复力回复力：振：振动物体偏离平衡位置后，所受到的物体偏离平衡位置后，所受到的使它回到平衡位置的力使它回到平衡位置的力。一一.简谐运运动的回复力的回复力3.1.1.定定义:2.2.特点特点:方向方向始始终指向平衡位置指向平衡位置,按力的按力的作用效果作用效果命名命名 使振子回到平衡位置的力使振子回到平衡位置的力3 3.来源：来源：振振动方向上的合外力方向上的合外力 如如果果质点点所所受受的的回回复复力力与与它它偏偏离离平平衡衡位位置置的的位位移移大大小小成成正正比比，方方向向相相反反（始始终指指向向平平衡衡位位置置）,质点点的的运运动就是就是简谐运运动。5.5.简谐运运动的的动力学特点（条件）：力学特点（条件）：6.6.简谐运运动的的运运动学特点学特点：4 4.公式：公式：一一.简谐运运动的回复力的回复力4.A1N NmgmgF F效果力效果力5.证明明:竖直直悬挂的挂的弹簧振子做簧振子做简谐运运动证明步明步骤：1 1、找平衡位置、找平衡位置2 2、找回复力、找回复力 3 3、找、找F=kxF=kx4 4、找方向关系、找方向关系做一做做一做6.证明明:竖直直悬挂的挂的弹簧振子做簧振子做简谐运运动做一做做一做证明明:平衡状平衡状态时有有:当向下拉当向下拉动x x长度度时弹簧所簧所受的合外力受的合外力为KX0mgmgK（X+X0)F振振动方向上合力方向上合力F与位移与位移X方向相反，方向相反，故故 F=-kx成立成立，该振振动为简谐运运动7.OA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能增大势能减小能减小B向右向右增大增大向右减小向右减小向左向左增大增大动能减小能减小势能增大能增大不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能最大势能能为0 0动能能为0 0势能最大能最大动能能为0 0势能最大能最大O OB BA AF FF F分析分析总结：结合下合下图完成下表完成下表8.A A A AB B B BO O O O位移：位移：Xm X=0 Xm回复力：回复力：Fm F=0 Fm加速度：加速度：am a=0 am势能：能：Epm Ep=0 Epm总机械能：机械能：E E E动能：能：Ek=0 Ekm Ek=0速度：速度：V=0 Vm V=0 9.D2A A A AB B B BO O O OXFaV10.简谐运运动的特点：的特点：1 1、回回复复力力与与位位移移成成正正比比而而方方向向相相反，反，总是指向平衡位置。是指向平衡位置。2 2、简谐运运动是是一一种种理理想想化化的的运运动，振振动过程程中中无无阻阻力力，所所以以振振动系系统机械能守恒。机械能守恒。3 3、简谐运运动是一种非匀是一种非匀变速运速运动。4 4、具有往复性，具有往复性，对称性、周期性称性、周期性11.简谐振振动中的中的对称关系称关系（1）关于平衡位置的）关于平衡位置的 对称点称点a a、F F、X X大小相同，方向相反；大小相同，方向相反；动能能势能相同能相同V V大小相同，方向不一定大小相同，方向不一定（2）先后通）先后通过同一位置同一位置a a、F F、X X，动能能势能相同能相同V V大小相同，方向相反大小相同，方向相反12.ABD3X大小相同大小相同EP相同相同Ek相同相同A A A AB B B BO O O Oab13.振子振子连续两次通两次通过P位置，下列位置，下列各量哪些是相同的？各量哪些是相同的？位移（位移（）回复力（回复力（）加速度（加速度（）动能（能（）势能（能（）速率（速率（）速度（速度（）动量（量（）OBAPx14.简谐运运动中中动能和能和势能在能在发生相互生相互转化，但机械化，但机械能的能的总量保持不量保持不变，即，即机械能守恒机械能守恒。试画出物体在做画出物体在做简谐运运动时的的E Ek k-t-t和和E Ep p-t-t及及E-tE-t图象象t tE E0 0机械能机械能势能能动能能A AB BO O简谐运运动的能量由的能量由劲度系数度系数和和振幅决定振幅决定.二二.简谐运运动的能量的能量15.从平衡位置开始从平衡位置开始计时，取向右，取向右为正方向正方向三三.简谐运运动中各个物理量的中各个物理量的变化化规律律16.45ADADC C17.小小结1 1、回复力：、回复力：使振使振动物体回到平衡位置的力物体回到平衡位置的力.2 2、简谐运运动回复力的特点：回复力的特点：如果如果质点所受的点所受的回复力与回复力与它偏离平衡位置的它偏离平衡位置的位移大小成正比，位移大小成正比，方向相反方向相反,（始（始终指向平衡位置）指向平衡位置）,质点的运点的运动就是就是简谐运运动。3 3、简谐运运动中中动能和能和势能在能在发生相互生相互转化，化，但机械能的但机械能的总量保持不量保持不变，即，即机械能守恒机械能守恒.18.O分析：分析：沿振沿振动方向有两个力，方向有两个力，弹簧的簧的弹力和重力的分力，力和重力的分力，二者的合力提供回复二者的合力提供回复力力设平衡平衡时弹簧的伸簧的伸长量量为x0，则有有此此时回复力回复力为零，零，该位置位置为平衡位置平衡位置记为O O。若拉若拉长x，则弹力力为F=k(x0+x)此此时回复力回复力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成立成立该振振动为简谐运运动xmgsinF课本第本第1212页第一第一题19.BC6A A A AB B B BO O O O20.BC7A A A AB B B BO O O O21.ABC8B处速度速度为0放放m上上时无能量无能量损失失？若在若在o点点轻放放m则应选（）BDBD22.D9a=0ggVVV=0agVm向向下下压缩弹簧簧KXmg对称性称性23.10C整体：整体：kA=（3m/2）am对于于m/2：Ff=（m/2）am24.11ACAC25.26.27.28.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能增大势能减小能减小向右向右增大增大向右减小向右减小向左向左增大增大动能减小能减小势能增大能增大不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能最大势能能为0 0动能能为0 0势能最大能最大动能能为0 0势能最大能最大29.判断物体是否做判断物体是否做简谐运运动的方法：的方法：（1 1）根据物体的振）根据物体的振动图像去判断像去判断（2 2）根据回复力的）根据回复力的规律律F=-kxF=-kx去判断去判断思考：思考：竖直方向振直方向振动的的弹簧振子所做的簧振子所做的振振动是是简谐运运动吗？30.竖竖直方向振直方向振直方向振直方向振动动的的的的弹弹簧振子所做的振簧振子所做的振簧振子所做的振簧振子所做的振动动是是是是简谐简谐运运运运动吗动吗？【思考题】判断物体是否做判断物体是否做判断物体是否做判断物体是否做简谐简谐运运运运动动的方法：的方法：的方法：的方法：（2 2）根据回复力的）根据回复力的）根据回复力的）根据回复力的规规律律律律F=-kxF=-kx去判断去判断去判断去判断（1 1 1 1）根据物体的振）根据物体的振）根据物体的振）根据物体的振动图动图像去判断像去判断像去判断像去判断证明明:竖直直悬挂的挂的弹簧振子做簧振子做简谐运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在平衡位置在平衡位置在平衡位置处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，此此此此时时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为为x,x,方向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31.证明明:平衡状平衡状态时有有:mg=-kxmg=-kx0 0 当向下拉当向下拉动x x长度度时弹簧所受的合外力簧所受的合外力为F=-k(x+xF=-k(x+x0 0)+mg)+mg=-kx=-kx-kx-kx0 0+mg+mg=-kx=-kx(符合符合简谐运运动的公式的公式)32.