简谐振动(弹簧振子).ppt

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1、11.3 11.3 简谐运动的回复力和能量简谐运动的回复力和能量思考与讨论思考与讨论O OA AB BO OA AB BC CD DO OA AB BC CD DO OA AB BC CD DO OA AB BC CD D物体做简谐运动时，所受的合力有什么特点？物体做简谐运动时，所受的合力有什么特点？O OA AB BC CD DO OA AB BC CD DO OA AB BC CD DO OB BC CD DA AXXXXXXFFFFFF 一、简谐运动的回复力一、简谐运动的回复力弹簧振子所受的合力弹簧振子所受的合力F F与振子位移与振子位移X X的大小成正的大小成正比，且合力比，且合力F

2、F的方向总是与位移的方向总是与位移X X的方向相反。的方向相反。式中式中K K为弹簧的劲度系数为弹簧的劲度系数 由由于于力力F F的的方方向向总总是是与与位位移移X X的的方方向向相相反反，即即总总是是指指向向平平衡衡位位置置。它它的的作作用用总总是是要要把把物物体体拉回到平衡位置。所以称为拉回到平衡位置。所以称为回复力回复力1.1.定义定义:2.2.特点特点:按力的按力的作用效果作用效果命名，命名，方向始终指向平衡位置方向始终指向平衡位置 使振子回到平衡位置的力使振子回到平衡位置的力3 3、回复力来源：、回复力来源：振动方向上的合外力振动方向上的合外力 一、简谐运动的回复力一、简谐运动的回复

3、力 如如果果质质点点所所受受的的回回复复力力与与它它偏偏离离平平衡衡位位置置的的位位移移大大小小成成正正比比，并并且且始始终终指指向向平平衡衡位位置置（即即与与位位移移方方向向相相反反）,质质点点的的运运动动就就是是简简谐谐运动。运动。4.4.简谐运动的动力学特点简谐运动的动力学特点5.5.简谐运动的运动学特点简谐运动的运动学特点 一、简谐运动的回复力一、简谐运动的回复力二二、简谐运动中的各个物理量变化规律简谐运动中的各个物理量变化规律X Xv vF F、a a动能动能势能势能A AA-OA-OO OO-BO-BB B向左最大向左最大向左向左减小减小向向右右最大最大向向右右最大最大0 0向右最

4、大向右最大向右增大向右增大向右减小向右减小0 00 0向右增大向右增大向右减小向右减小向向左左增大增大0 0向左最大向左最大0 0增大增大最大最大减小减小0 0最大最大减小减小0 0增大增大最大最大O OA AB B 简谐运动的加速度大小和方向都随时间做简谐运动的加速度大小和方向都随时间做周期性的变化，所以周期性的变化，所以二二、简谐运动中的各个物理量变化规律简谐运动中的各个物理量变化规律（1 1）当物体从）当物体从最大位移处向平衡位置最大位移处向平衡位置运动时，运动时，由于由于v v与与a a的方向一致的方向一致，物体做，物体做加速度越来越小加速度越来越小的加速运动的加速运动。（2 2）当物

5、体从）当物体从平衡位置向最大位移平衡位置向最大位移处运动时，处运动时，由于由于v v与与a a的方向相反的方向相反，物体做，物体做加速度越来越大加速度越来越大的减速运动的减速运动。简谐运动是变加速运动简谐运动是变加速运动 简谐运动的能量与振幅有关，简谐运动的能量与振幅有关，振幅越大，振幅越大，振动的能量越大振动的能量越大 简谐运动中动能和势能在发生相互转化，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，即但机械能的总量保持不变，即机械能守恒机械能守恒。三、简谐运动的能量三、简谐运动的能量 试画出物体在做简谐运动时的试画出物体在做简谐运动时的E Ek k-t-t和和E Ep p-t

6、-t及及E-tE-t图象图象t tE E0 0机械能势能动能A AB BO O 竖直方向振动的弹簧振子所做的振动竖直方向振动的弹簧振子所做的振动是简谐运动吗？是简谐运动吗？思考题：思考题：判断物体是否做简谐运动的方法：判断物体是否做简谐运动的方法：（2 2）根据回复力的规律）根据回复力的规律F=-kxF=-kx去判断去判断（1 1）根据物体的振动图像去判断）根据物体的振动图像去判断 做简谐运动的物体，当位移为负值时，以下做简谐运动的物体，当位移为负值时，以下说法正确的是说法正确的是 （）B B课课 堂堂 练练 习习A A速度一定为正值，加速度一定为正值速度一定为正值，加速度一定为正值B B速度

7、不一定为正值，但加速度一定为正值速度不一定为正值，但加速度一定为正值C C速度一定为负值，加速度一定为正值速度一定为负值，加速度一定为正值D D速度不一定为负值，加速度一定为负值速度不一定为负值，加速度一定为负值 在简谐运动中，振子每次经过同一位置时，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下列各组中描述振动的物理量总是相同的是 （）A A速度、加速度、动能速度、加速度、动能B B加速度、回复力和位移加速度、回复力和位移C C加速度、动能和位移加速度、动能和位移D D位移、动能、回复力位移、动能、回复力BCDBCD课课 堂堂 练练 习习 当一弹簧振子在竖直方

8、向上做简谐运动时，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（下列说法正确的（）CDCD课课 堂堂 练练 习习A A振子在振动过程中，速度相同时，弹簧的长振子在振动过程中，速度相同时，弹簧的长度一定相等度一定相等B B振子从最低点向平衡位置运动过程中，弹簧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弹力始终做负功C C振子在振动过程中的回复力由弹簧的弹力和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振子的重力的合力提供D D振子在振动过程中，系统的机械能一定守恒振子在振动过程中，系统的机械能一定守恒 关于弹簧振子做简谐运动时的能量，下列关于弹簧振子做简谐运动时的

9、能量，下列说法正确的有说法正确的有 （）ABCABC课课 堂堂 练练 习习A A等于在平衡位置时振子的动能等于在平衡位置时振子的动能 B B等于在最大位移时弹簧的弹性势能等于在最大位移时弹簧的弹性势能 C C等于任意时刻振子动能与弹簧弹性势能之和等于任意时刻振子动能与弹簧弹性势能之和 D D位移越大振动能量也越大位移越大振动能量也越大 如图是质点做简谐振动的图像，由此可知（如图是质点做简谐振动的图像，由此可知（）A At=0t=0时，质点的位移、速度均为零时，质点的位移、速度均为零B Bt=1st=1s时，质点的位移为正向最大，速度为零，时，质点的位移为正向最大，速度为零，加速度为负向最大加速

10、度为负向最大C Ct=2st=2s时，质点的位移为零，速度为负向最大值，时，质点的位移为零，速度为负向最大值，加速度为零加速度为零D D质点的振幅为质点的振幅为5cm5cm，周期为，周期为2s2sBCBC课课 堂堂 练练 习习 弹簧振子作简谐运动时，以下说法正确的是弹簧振子作简谐运动时，以下说法正确的是（）A A振子通过平衡位置时，回复力一定为零振子通过平衡位置时，回复力一定为零B B振子做减速运动，加速度却在增大振子做减速运动，加速度却在增大C C振子向平衡位置运动时，加速度方向与速度振子向平衡位置运动时，加速度方向与速度方向相反方向相反D D振子远离平衡位置运动时，加速度方向与速振子远离平

11、衡位置运动时，加速度方向与速度方向相反度方向相反ABDABD课课 堂堂 练练 习习 如图所示，是一弹簧振子，设向右方向为如图所示，是一弹簧振子，设向右方向为正，正，O O为平衡位置，则（为平衡位置，则（）A AAOAO位移为负值，速度为正值位移为负值，速度为正值B BOBOB时，位移为正值，加速度为负值时，位移为正值，加速度为负值C CBOBO时，位移为负值，速度为负值时，位移为负值，速度为负值D DOAOA时，位移为负值，加速度为正值时，位移为负值，加速度为正值ABOABDABD课课 堂堂 练练 习习 一个弹簧振子在光滑的水平面上做简谐运动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其中有两个时刻弹簧振子的弹力大小相等,但方但方向相反向相反,则这两个时刻振子的（则这两个时刻振子的（）A A速度一定大小相等速度一定大小相等,方向相反方向相反B B加速度一定大小相等加速度一定大小相等,方向相反方向相反C C位移一定大小相等位移一定大小相等,但方向不一定相反但方向不一定相反D D以上三项都不一定大小相等方向相反以上三项都不一定大小相等方向相反 B B课课 堂堂 练练 习习