11[1].3简谐运动的回复力和能量

null第十一章 机械振动第十一章 机械振动第3节：简谐运动的回复力和能量新课标高中物理选修3－4null弹簧振子做简谐运动过程null弹簧振子做简谐运动时，受力情况的分析null弹簧振子所受的合力F与振子位移x的大小成正比，且合力F的方向总是与位移x的方向相反。式中k为弹簧的劲度系数由于力F的方向总是与位移x的方向相反，即总是指向平衡位置。它的作用总是要把物体拉回到平衡位置。所以称为回复力OA'AxFF负号表示力的方向与位移的方向相反F = kxnull1.定义:2.特点:方向始终指向平衡位置,按力的作用效果命名 使振子回到平衡位置的力3.回复力来源：振动方向上的合外力(指向平衡位置的合力) 一、简谐运动的回复力如果质点所受的回复力与它偏离平衡位置的位移大小成正比，并且始终指向平衡位置（即与位移方向相反）,质点的运动就是简谐运动。4.简谐运动的动力学特点：5.简谐运动的运动学特点：其中k为比例系数，负号表示回复力F方向与位移x方向相反null二、简谐运动中的各个物理量变化规律XvF、a动能势能AA-OOO-BB向左最大向左减小向右最大向右最大0向右最大向右增大向右减小00向右增大向右减小向左增大0向左最大0增大最大减小0最大减小0增大最大OAB简谐运动的加速度大小和方向都随时间做周期性的变化，所以简谐运动是变加速运动null向左最大向右最大向右最大0向右最大000向左最大0最大0最大0最大1、当物体从最大位移处向平衡位置运动时，由于v与a的方向一致，物体做加速度越来越小的加速运动。2、当物体从平衡位置向最大位移处运动时，由于v与a的方向相反，物体做加速度越来越大的减速运动。反向反向反向反向null2、简谐运动的能量与振幅有关，在同一振动系统中振幅越大，振动的能量越大1、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，即机械能守恒。三、简谐运动的能量物体在做简谐运动时的Ek—t和Ep—t及E—t图象机械能势能动能ABOnull竖直方向振动的弹簧振子所做的振动是简谐运动吗？【思考】判断物体是否做简谐运动的方法：（2）根据回复力的规律F=-kx去判断（1）根据物体的振动图像去判断证明:竖直悬挂的弹簧振子做简谐运动①找平衡位置在平衡位置处②找回复力指向平衡位置的合力将小球拉离平衡位置到c点，此时偏离平衡位置的位移为x,方向向下方向向上③找F=kxx偏离平衡位置的位移④找方向关系null 1、做简谐运动的物体，当位移为负值时，以下说法正确的是 （ ）B【课堂练习】A．速度一定为正值，加速度一定为正值 B．速度不一定为正值，但加速度一定为正值 C．速度一定为负值，加速度一定为正值 D．速度不一定为负值，加速度一定为负值null 2、在简谐运动中，振子每次经过同一位置时，下列各组中描述振动的物理量总是相同的是 （ ） A．速度、加速度、动能 B．加速度、回复力和位移 C．加速度、动能和位移 D．位移、动能、回复力BCDnull3、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（ ）CDA．振子在振动过程中，速度相同时，弹簧的长度一定相等 B．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 C．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 D．振子在振动过程中，系统的机械能一定守恒null 4、关于弹簧振子做简谐运动时的能量，下列说法正确的有 （ ）ABCA．等于在平衡位置时振子的动能 B．等于在最大位移时弹簧的弹性势能 C．等于任意时刻振子动能与弹簧弹性势能之和 D．位移越大振动能量也越大 null5、如图是质点做简谐振动的图像，由此可知（ ） A．t=0时，质点的位移、速度均为零 B．t=1s时，质点的位移为正向最大，速度为零，加速度为负向最大 C．t=2s时，质点的位移为零，速度为负向最大值，加速度为零 D．质点的振幅为5cm， 周期为2sBCnull 6、弹簧振子作简谐运动时，以下说法正确的是（ ） A．振子通过平衡位置时，回复力一定为零 B．振子做减速运动，加速度却在增大 C．振子向平衡位置运动时，加速度方向与速度方向相反 D．振子远离平衡位置运动时，加速度方向与速度方向相反ABDnull 7、如图所示，是一弹簧振子，设向右方向为正，O为平衡位置，则（ ） A．A→O位移为负值，速度为正值 B．O→B时，位移为正值，加速度为负值 C．B→O时，位移为负值，速度为负值 D．O→A时，位移为负值，加速度为正值ABDnull 8、一个弹簧振子在光滑的水平面上做简谐运动,其中有两个时刻弹簧振子的弹力大小相等,但方向相反,则这两个时刻振子的（ ） A．速度一定大小相等,方向相反 B．加速度一定大小相等,方向相反 C．位移一定大小相等,但方向不一定相反 D．以上三项都不一定大小相等方向相反 B