简谐运动的回复力和能量+课件-2022-2023学年高二上学期物理人教版(2019)选择性必修第一册

课堂引入
FN F
AC
mg
O DB
FN F
FN
AC O
mg
DB
AC OD B
mg
1.在平衡位置处，振动方向合力为零速度不为零，由于惯性能够继续运动 2.偏离平衡位置处，总有一个指向平衡位置的合力作用
一、简谐运动的回复力
1.定义:使物体在平衡位置附近做往复运动
2.来源：回复力可以是弹力,也可以是 其它力(包括摩擦力);可以是某一个力， 或几个力的合力,或者某个力的分力.
【正确答案】D
课堂小结
大小: F=-kx 方向: 总是指向平衡位置
1.x-t图像为正弦曲线 2.F-x 满足 F=-kx的形式
回复力是使振子回到平衡位置的力，可以是弹 力,也可以是其它力(包括摩擦力);可以是某一个 力，或几个力的合力,或者某个力的分力.
v
0
动能 0 势能 最大 机械能
Q-O
减小 减小 增大 增大 减小
O
0 0
最大 最大
0
不变
O-P
增大 增大 减小 减小 增大
P
最大 最大
0 0
最大
二、简谐运动的能量
练习1.图为某个弹簧振子做简谐运动的振动图像,由图像可知
A.在t=0.1 s时,由于位移为零,所以振动能量为零 B.在t=0.2 s时,小球的势能最大 C.在t=0.35 s时,小球具有的能量尚未达到最大值 D.在t=0.4 s时,小球的动能最大
即回复力满足 F= -kx的运动就是简谐运动。
注意：对一般的简谐运动，由于回复力不一定是弹簧的弹力，所以k不一
定是劲度系数而是回复力与位移的比例系数。
一、简谐运动的回复力
6.判断物体是否做简谐运动的两种方法 1.x-t图像为正弦曲线 2.F-x 满足 F=-kx的形式 3.常用步骤： （1）找平衡位置 （2）找回复力
二、简谐运动的能量
6.简谐运动的能量与振幅有关，劲度系数和
小球质量都一定的系统，振幅越大，振动的
能量越大。
P
7．周期性:
(1)若t2－t1＝nT，则t1、t2两时刻振动物体在
同一位置，运动情况完全相同。
Q
(2)若t2－t1＝nT＋T/2，则t1、t2两时刻描述运动的物理量(x、F、a、v)大
小均相等、方向相反(或均为零)。
证明：(1)平衡位置时弹簧的形变量为x0， 则 mg=kx0
(2)当小球向下运动F到=离-平k衡x位置的距离是x时，
回复力：F=mg-k(x0+x) (3)得F=-kx， 即小球的运动是简谐运动。
重力和弹力的合力提供回复力
x0 o
二、简谐运动的能量
1.简谐运动中各个物理量的变化规律
Q
X
最大
F、a 最大
二、简谐运动的能量
练习2.图1为水平方向的弹簧，一端固定，另一端栓结一个小球，在水平 横杆上运动，摩擦均不计，弹簧原长位置为B点，A和C为左右两边的运动 最远点，以B点为坐标原点，该运动位移-时间图像如图2，则（ ）
A．AC距离为5cm
B．从A到C的时间为6秒
C．从B到C做匀减速运动
D．从C到B弹性势能转化为动能
（3）找F=kx
一、简谐运动的回复力
如图，一弹簧上端固定，劲度系数为k，另一端挂一质量为m的小球，平 衡位置时弹簧的形变量为x0，释放后小球做上下运动，弹簧此时没有超 出弹性限度，小球的运动是简谐运动吗？其回复力是谁提供的？
x0 o
一、简谐运动的回复力
如图，一弹簧上端固定，劲度系数为k，另一端挂一质量为m的小球，平 衡位置时弹簧的形变量为x0，释放后小球做上下运动，弹簧此时没有超 出弹性限度，小球的运动是简谐运动吗？其回复力是谁提供的？
( B)
二、简谐运动的能量
P
2.简谐运动的特征
Q
1.简谐运动的加速度大小和方向都随时间做周期性的变化，是变加速运动； 2.当物体从最大位移处向平衡位置运动时，物体做加速度减小的加速运动； 3.当物体从平衡位置向最大位移处运动时，物体做加速度增大的减速运动。 4.每次经过同一位置处，x、F、a、势能、动能均相同；v大小相等，方向不 一定；若连续两次经过同一点，v反向。 5.对称位置，势能、动能均相同；x、F、a、大小相等，方向相反；v大小相 等，方向不一定。
3.大小: F=-kx
“-” 表示回复力方向始终与位移方向相反. 4.方向: 总是指向平衡位置.
规定向右为正方向
BO C
回复力是按力的 作用效果命名的
一、简谐运动的回复力
5.简谐运动的定义的另一种表述：
如果质点所受的力与它偏离平衡位置的位移大小成正 比，并且总是指向平衡位置,质点的运动就是简谐运动。
新教材人教版 物理（选择性必修第一册）
第二章 机械振动
第3节 简谐运动的回复力和能量
温故知新
如果物体的振动图象（x—t图象）是一条正弦Байду номын сангаас线，这样的振动叫做简 谐运动。其振动过程关于平衡位置对称，是一种往复运动．
规定向右为正方向
BO C
思考1:小球为什么会做往复运动?
存在力和惯性
思考2:小球的受力满足什么特点才会做这种运动呢？