【物理】简谐运动的回复力和能量课件-2023-2024学年高二上人教版（2019）选择性必修第一册.pptx

2.3简谐运动的回复力和能量2024当我们把弹簧振子的小球拉离平衡位置释放后，小球就会在平衡位置附近做简谐运动。小球的受力满足什么特点才会做这种运动呢？0101简谐运动的回复力OABCDOABCDOABCDOABCDOBCDAxxxxxFFFFF1.定义：定义：使使振子回到平衡位置的力振子回到平衡位置的力2.特点：效果力（不进行受力分析）特点：效果力（不进行受力分析）方向方向始终始终指向指向平衡位置平衡位置3.来源：来源：某某一个一个力力，或，或几个力的几个力的合力合力，或某个，或某个力的力的分力分力.回复力：回复力：4.公式：公式：F=-kx，“-”表示表示F与与x反向，反向，k为比例系数为比例系数注：注：a=F/m,a与回复力变化情况相同与回复力变化情况相同判断判断物体是否做物体是否做简谐运动：简谐运动：x-t 图像图像为正弦曲线为正弦曲线F-x 满足满足 F=-kx的形式的形式证明步骤：证明步骤：1 1、规定正方向，找、规定正方向，找平衡位置平衡位置2 2、任一位置受力分析、任一位置受力分析3 3、找回复、找回复力力4 4、是否满足、是否满足F=-kx用第二种方法来判断竖直的弹簧拉一个用第二种方法来判断竖直的弹簧拉一个小球的振动是不是简谐运动？小球的振动是不是简谐运动？规定向下为正方向规定向下为正方向平衡位置平衡位置:C点弹力点弹力:振子受的回复振子受的回复力力:此时弹簧振子的此时弹簧振子的回复力还是不是回复力还是不是弹簧的弹力弹簧的弹力？不是，是重力不是，是重力和弹力的和弹力的合力合力0202简谐运动的能量位移位移回复力回复力加速度加速度速度速度动能能势能能平衡位置O最大位移B、C O B O CB OC O方向运动的运动的方向方向指向平指向平衡位置衡位置指向平指向平衡位置衡位置背离平背离平衡位置衡位置max00max0maxmax0max0max00maxmax0max00max0max0maxmax00maxmaxmax0maxmax000 OBCxtE0 0机械能：机械能：与弹簧的劲度系数和振幅有关势能势能动能动能CBO物体在做简谐运动时物体在做简谐运动时的的 Ek k-t 和和 Ep p-t 及及 E-t 图象图象OBCx能量的对称性能量的对称性能量转化周期是简能量转化周期是简谐运动周期的一半谐运动周期的一半P45E E总总=任意位置的动能任意位置的动能+势能势能=平衡位置的动能平衡位置的动能=振幅位置的振幅位置的势能势能从平衡位置开始计时，取向右为正方向，如图为简谐运动中各物理量随时间变化的图像Otx1.位移OtF2.回复力Ota3.加速度Otv4.速度OtEk5.动能OtEP6.势能TTTTTT归纳总结振振子连续两次通过子连续两次通过P P位置，下列各量哪些是相同的？位置，下列各量哪些是相同的？位移（位移（）回复力（回复力（）加速度（加速度（）动能（动能（）势能（势能（）速率（速率（）速度（速度（）OBAPx练习：把图中倾角为的光滑斜面上的小球沿斜面拉下一段距离，然后松开.假设空气阻力可忽略不计，试证明小球的运动是简谐运动.什么力充当回复力？解：沿斜面向下为正方向：平衡位置O：kx0mgsin 0O弹原长弹簧拉长至距离平衡位置x处时的弹力：Fk(xx0)小球沿斜面方向所受的合外力：F合=k(xx0)+mgsin kx，小球的运动是简谐运动.回复力简谐运动的描述能量方向：指向平衡位置动力学定义：回复力满足 F=-kx的运动就是简谐运动表达式：F kx弹簧振子的运动过程是动能和弹性势能的相互转化简谐运动是理想化模型能量特点：机械能守恒