人教版高中物理课件第十一章机械振动11.3简谐运动的回复力和能量
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向左 向左 向左
12
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.
(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 体做加速度越来精越选ppt大的减速运动。13
判断物体是否做简谐运动的方法 ：
(1)运动学法：振动图像;
(2)动力学法：F=- kx.
精选ppt
19
证明: 竖直悬挂的弹簧振子做简谐运动
证明步骤： 1.找平衡位置0; 2.找回复力F ; 3.找F、x大小关系; 4.找F、x方向关系.
精选ppt
20
证明:平衡状态时有:
mg=-kx0
当向下拉动x长度时弹簧所受的
• 二、能力目标
•
1.分析单摆和弹簧振子振动过程中能量的转
化情况，提高学生分析和解决问题的能力。2.通
过阻尼振动的实例分析，提高处理实际问题的能
力。
精选ppt
2
• 三、德育目标
• 1.简谐运动过程中能量的相互转化情况 ，对学生进行物质世界遵循对立统一规律 观点的渗透。
• 2.振动有多种不同类型说明各种运动形 式都是普遍性下的特殊性的具体体现。
“-” 表示回复力方向始终与位移方向相反.
(1)大小:
(胡克定律)
k ----弹簧的劲度系数(常量)
x ----振子离开平衡位置的位移,简称位移,
方向总是背离平衡位置.
(2)方向: 总是指向平衡位置.
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8
一、简谐运动的回复力
4.简谐运动的动力学特点
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，并且总是指向平衡位置 (即与 位移方向相反),质点的运动就是简谐运动.即
1.回复力:振动物体受到的总是指向平衡位置的力.
是物体在振动方向上的合外力.
动力学特点： F=-kx
2.简谐运动 运动学特点a： kx
二.简谐运动的能量
m
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精，选pp即t 机械能守恒. 18
思考题：
竖直方向振动的弹簧振子 所做的振动是简谐运动吗?
精选ppt
22
例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 （ BCD ）
思考：在简谐运动过程中，振子能量变化情况如何?
变
振 子
A
化
规
律
位 置
物理量
动能
势能
总能
A →O O
O→B
B
B O
O
O→ A
精选ppt
14
二.简谐运动的能量
精选ppt
15
思考：在简谐运动过程中，振子能量变化情况如何？
变
振 子
A
化
规
律
位 置
物理量
动能
势能 总能
A →O
0 增大
最 减小 大
O
O→B
B
(1)最大回复力的大小是多少？
(2)在B点时小球受到的回复力的大小和方向？
(3)此时小球的加速度大小和方向？
(4)小球的运动方向怎样？
精选ppt
OB
11
简谐运动中振子的受力及运动情况分析
变
振 子
化 规
位 置
B
律
物理量
B→ O
O
O→C
C
C O
O
O→ B
大小 最大 减小 0 增大 最大 减小 0 增大
• 【教学重点】
• 1.对简谐运动中能量转化和守恒的具体 分析。
•
2.什么是阻尼振动。
• 【教学难点】
• 关于简谐运动中能量的转化。
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3
一、机械振动
1.定义:物体在平衡位置附近所做的往复
运动. 2.特点:
对称性;
周期性.
二、弹簧振子模型
1.小球看成质点; 2.忽略弹簧质量; 3.忽略阻 力.
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精例选p系pt 数.
9
一、简谐运动的回复力
5.简谐运动的运动学特点
a kx m
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10
思考
如图所示，某一时刻弹簧振子的小球运动到 平衡位置右侧，距平衡位置0点3cm处的B点，已 知小球的质量为1kg，小球离开平衡位置的最大 距离为5cm，弹簧的劲度系数为200N/m，求：
11.3 简谐运动的回复力和能量
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1
教学目标
• 一、知识目标
• 1.知道振幅越大，振动的能量(总机械能)越大；2. 对单摆，应能根据机械能守恒定律进行定量计算 ；3.对水平的弹簧振子，应能定量地说明弹性势 能与动能的转化；4.知道简谐运动的回复力特点 及回复力的来源。5.知道在什么情况下可以把实 际发生的振动看作简谐运动。
三、振动图像(x--t图象)
横坐标t—时间;纵坐标x—偏离平衡位置的位移.
位移x:总精选是ppt 从平衡位置指向振子位置4 .
四、简谐运动的描述
1、定义法:位移随时间按正弦规律
2变、化公.式法：xAsi nt ()
3、图象法:是正弦曲线.
4、特征值法:振幅; 周期、频率; 相位.
强弱； 精选ppt 快慢; 步调.5
B O
最 减小 0 增
大
大
0 增大 最 减 大小不变OFra bibliotekO→ A
最 减小 大
0 增大
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二.简谐运动的能量
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.
简谐运动的能量由劲度系数和
振幅决定.劲度系数越大,振幅
越大，振动的能量越大.
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17
一、简谐运动的回复力
合外力为
F=-k(x+x0)+mg =-kx-kx0+mg =-kx
(符合简谐运动的公式)
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21
例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 ）
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
位移x 方向 向左 向左
向右 向右 向右
向左
回复力 大小 最大 减小 0
F
方向
向右 最大
向右 减小
0
增大 最大 减小 0 向左 向左 向左 增大 最大 减小 0
增大 向右 增大
加速度 大小 向右 向右
向左 向左 向左
向右
a 方向 0 增大 最大 减小 0 增大 最大 减小
大小
速度v 方向
向右 向右 向右
思考1:弹簧振子为什么会做往复运动?
思考2:这个力有什么特点? 答:1.存在力; 惯性. 精选2pp.t 总是指向平衡位置6.
一、简谐运动的回复力 1.定义:振动物体受到的总是指向平衡位置的力.
2.来源: 物体在振动方向上的合力.
回复力是按力的作用效果命名的.
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一、简谐运动的回复力
3.公式:
向左 向左 向左
12
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.
(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 体做加速度越来精越选ppt大的减速运动。13
判断物体是否做简谐运动的方法 ：
(1)运动学法：振动图像;
(2)动力学法：F=- kx.
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证明: 竖直悬挂的弹簧振子做简谐运动
证明步骤： 1.找平衡位置0; 2.找回复力F ; 3.找F、x大小关系; 4.找F、x方向关系.
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20
证明:平衡状态时有:
mg=-kx0
当向下拉动x长度时弹簧所受的
• 二、能力目标
•
1.分析单摆和弹簧振子振动过程中能量的转
化情况，提高学生分析和解决问题的能力。2.通
过阻尼振动的实例分析，提高处理实际问题的能
力。
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• 三、德育目标
• 1.简谐运动过程中能量的相互转化情况 ，对学生进行物质世界遵循对立统一规律 观点的渗透。
• 2.振动有多种不同类型说明各种运动形 式都是普遍性下的特殊性的具体体现。
“-” 表示回复力方向始终与位移方向相反.
(1)大小:
(胡克定律)
k ----弹簧的劲度系数(常量)
x ----振子离开平衡位置的位移,简称位移,
方向总是背离平衡位置.
(2)方向: 总是指向平衡位置.
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一、简谐运动的回复力
4.简谐运动的动力学特点
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，并且总是指向平衡位置 (即与 位移方向相反),质点的运动就是简谐运动.即
1.回复力:振动物体受到的总是指向平衡位置的力.
是物体在振动方向上的合外力.
动力学特点： F=-kx
2.简谐运动 运动学特点a： kx
二.简谐运动的能量
m
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精，选pp即t 机械能守恒. 18
思考题：
竖直方向振动的弹簧振子 所做的振动是简谐运动吗?
精选ppt
22
例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 （ BCD ）
思考：在简谐运动过程中，振子能量变化情况如何?
变
振 子
A
化
规
律
位 置
物理量
动能
势能
总能
A →O O
O→B
B
B O
O
O→ A
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二.简谐运动的能量
精选ppt
15
思考：在简谐运动过程中，振子能量变化情况如何？
变
振 子
A
化
规
律
位 置
物理量
动能
势能 总能
A →O
0 增大
最 减小 大
O
O→B
B
(1)最大回复力的大小是多少？
(2)在B点时小球受到的回复力的大小和方向？
(3)此时小球的加速度大小和方向？
(4)小球的运动方向怎样？
精选ppt
OB
11
简谐运动中振子的受力及运动情况分析
变
振 子
化 规
位 置
B
律
物理量
B→ O
O
O→C
C
C O
O
O→ B
大小 最大 减小 0 增大 最大 减小 0 增大
• 【教学重点】
• 1.对简谐运动中能量转化和守恒的具体 分析。
•
2.什么是阻尼振动。
• 【教学难点】
• 关于简谐运动中能量的转化。
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一、机械振动
1.定义:物体在平衡位置附近所做的往复
运动. 2.特点:
对称性;
周期性.
二、弹簧振子模型
1.小球看成质点; 2.忽略弹簧质量; 3.忽略阻 力.
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精例选p系pt 数.
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一、简谐运动的回复力
5.简谐运动的运动学特点
a kx m
精选ppt
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思考
如图所示，某一时刻弹簧振子的小球运动到 平衡位置右侧，距平衡位置0点3cm处的B点，已 知小球的质量为1kg，小球离开平衡位置的最大 距离为5cm，弹簧的劲度系数为200N/m，求：
11.3 简谐运动的回复力和能量
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教学目标
• 一、知识目标
• 1.知道振幅越大，振动的能量(总机械能)越大；2. 对单摆，应能根据机械能守恒定律进行定量计算 ；3.对水平的弹簧振子，应能定量地说明弹性势 能与动能的转化；4.知道简谐运动的回复力特点 及回复力的来源。5.知道在什么情况下可以把实 际发生的振动看作简谐运动。
三、振动图像(x--t图象)
横坐标t—时间;纵坐标x—偏离平衡位置的位移.
位移x:总精选是ppt 从平衡位置指向振子位置4 .
四、简谐运动的描述
1、定义法:位移随时间按正弦规律
2变、化公.式法：xAsi nt ()
3、图象法:是正弦曲线.
4、特征值法:振幅; 周期、频率; 相位.
强弱； 精选ppt 快慢; 步调.5
B O
最 减小 0 增
大
大
0 增大 最 减 大小不变OFra bibliotekO→ A
最 减小 大
0 增大
精选ppt
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二.简谐运动的能量
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.
简谐运动的能量由劲度系数和
振幅决定.劲度系数越大,振幅
越大，振动的能量越大.
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一、简谐运动的回复力
合外力为
F=-k(x+x0)+mg =-kx-kx0+mg =-kx
(符合简谐运动的公式)
精选ppt
21
例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 ）
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
位移x 方向 向左 向左
向右 向右 向右
向左
回复力 大小 最大 减小 0
F
方向
向右 最大
向右 减小
0
增大 最大 减小 0 向左 向左 向左 增大 最大 减小 0
增大 向右 增大
加速度 大小 向右 向右
向左 向左 向左
向右
a 方向 0 增大 最大 减小 0 增大 最大 减小
大小
速度v 方向
向右 向右 向右
思考1:弹簧振子为什么会做往复运动?
思考2:这个力有什么特点? 答:1.存在力; 惯性. 精选2pp.t 总是指向平衡位置6.
一、简谐运动的回复力 1.定义:振动物体受到的总是指向平衡位置的力.
2.来源: 物体在振动方向上的合力.
回复力是按力的作用效果命名的.
精选ppt
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一、简谐运动的回复力
3.公式: