最新[教学]13简谐运动的恢复力和能量PPT课件

3.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（ ）
CD
A．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
4. 关于弹簧振子做简谐运动时的能量，下列说法正确的有 （ ） ABC
6.一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 B D．以上三项都不一定大小相等方向相反
A
7. 弹簧振子在做简谐运动时（ ）
振动形成原因：
振子到达平衡位置时，由于惯性继续运动。振子离开 平衡位置，由于弹簧对它有指向平衡位置的力而作加速或
减速运动。
一、简谐运动的回复力
1. 回复力：物体所受的力方向总是指向平衡位置，使物体回 到平衡位置的力。
怎样理解回复力这个概念？
（1）回复力是产生振动的必要条件。 （2）提供回复力的可以是某个力，也可以是某个力的分力，还可以是几
4.简谐运动中的各个物理量变化规律 V a x Ek Ep 都随物体的振动做周期性的变化
5.简谐运动中机械能守恒
音叉的振动可以看成是简谐运动
在劲度系数为k，原长为L0的固定于一点的弹簧下端挂一质量为m的小 物块，释放后小物块做上下振动，此时弹簧没有超出弹性限度，小木块
的振动是简谐运动吗？
如图所示，振子的平衡位置为o，向下方
个力的合力。
2. 振动的位移（x）
方向由平衡位置起背离平衡位置。回复力的方向与振子的位 移方向始终相反。
3. 简谐运动：
物体在跟偏离平衡位置的位移大小成正比， 并且总指向平衡位置的回复力作用下振动。
位移
F= － kx
回复力
比例系数
（“－”表示回复力与位移的方向相反）
理论上可以证明
F=－ kx
——判断是否做简谐运动的依据
是相同的是 （ ）
A．速度、加速度、动能 B．加速度、回复力和位移
BCD
C．加速度、动能和位移
D．位移、动能、回复力
2. 做简谐运动的物体，当位移为负值时，以下说法正确的是 （ ） B
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
简谐运动是一种理想化模型 简谐运动的能量与振幅有关，振幅越大，振动的能量越大。
试画出物体在做简谐运动时的Ek-t和Ep-t及E-t图象：
机械能
E
0A
O
B
势能
t
动能
幻灯片 24
课堂小结
1.回复力：方向总是指向平衡位置，使物体回到平衡位置的力。
2.振动的位移（x）：方向由平衡位置起背离平衡位置。
3.简谐运动：物体在跟偏离平衡位置的位移大小成正比，并且总指向平衡位置的 回复力作用下振动。
三、简谐运动的能量
A
O
B
X F、a
v 动能 势能
A
向左最大 向右最大
0 0 最大
A-O
向左减小 向右减小 向右增大
增大 减小
O 0 0 向右最大 最大 0
O-B 向右增大 向左增大 向右减小
减小 增大
B
向右最大 向左最大
0 0 最大
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。
A．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
5.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．B Ct=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2s
简谐运动的运动规律
加速度
a F kx mm
加速度随位移的变化而变化，所以简谐运动是一种非匀变速 运动。
二、简谐运动中各个物理量变化规律
速度： 简谐运动是变加速运动，在平衡位置处速度最大，在最大位移 处速度为零。速度的变化也具有周期性。
hkjk 请观看弹簧振子的振动
物理量
变化过程
B B到O O O到A A A到O O O到B B
向为正方向， 此时弹簧的形变为x0，根据胡克定律及平衡条
o
件有
mg-kx0=0
当振子向下偏离平衡位置为x时，回复力（
即合外力）为：
F=mg-k(x0+x)
两式联立可以得F=-kx，物体振动时的回复
力符合简谐运动的条件。
即竖直方向的弹簧振子是简谐运动。
x0
正 方 向
课堂练习
1. 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
想一想
观察弹簧振子的运动，弹簧振子为什么这样运动？
观察弹簧振子的运动，弹簧振子为什么这样运动？
思考与讨论 物体做简谐运动时，所受的合力有什么特点？
X
A
F
AC X
O DB F
AC O DB
OB
X F
AC O DB
F
X
AC O DB
AC O F
DB X
AC O DB
AC O DB X F
AC O DB
[教学]13简谐运动的恢复力和 能量
运动
受力特点 力大小变化情况 与速度的方向关系
匀速直线运动
F合 0
匀变速直线运动
F合 ma
F合的方向与速度在一 条直线上
匀变速曲线运动 匀速圆周运动
F合 ma
F合
m
v2 R
F合的方向与速度方向 有一夹角
F合的方向与速度方向 始终垂直
……Leabharlann …………说明： 物体的运动跟它的受力有关，振动的受力有何特点呢？
A.加速度大小和位移大小成正比，方向相反 B.加速度大小和位移大小成正比，方向相同
C.速度和位移大小成正比，方向相同 D. 速度和位移大小成正比，方向相反
Lesson 107 It’ s too small
Period 2
madam suit pretty smart
位移 方向 向右 向右
（x）
大小 变化
最大
变小
0
向左 向左 变大 最大
回复力 方向 向左 （F） 加速度 大小 最大 （a） 变化
速度 方向 （v） 大小 0
变化
向左 变小 向左 变大
向右
0
变大
向左 向左
最大 变小
向右 最大
0
思考
作简谐运动的物体，当它每次经过同一位置时，一定相同的物理量是（ ）
A. 速度 BCDB. 位移 C. 回复力 D. 加速度