简谐运动的回复力和能量中学教育高中教育中学教育高中教育.pdf
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1、简谐运动的回复力和能 一、简谐运动的回复力 1简谐运动 如果质点所受的力与它偏离平衡位置位楼的大小成理,并且总是指向平衡位置,质点的 运动就是简谐运动。2.回复力 使振动物体回到平衡位置的力。3.回复力的方向 总是指向平衡位置。4.回复力的表达式 F=-kxo即回复力与物体的位移大小成正比,“一”说明回复力与位移方向始终担反,R是一个常数,由简谐运动系统决定。二.简谐运动的能量 1.振动系统(弹簧振子)的状态与能量的对应关系:弹簧振子运动的过程就是动能和势能 互相转化的过程。(1)在最大位移处,势能最大,动能为零。在平衡位置处,动能最大,势能最小。2.简谐运动的能量特点:在简谐运动中,振动系统
2、的机械能空垣,而在实际运动中都有 一定的能量损耗,因此简谐运动是一种理想化的模型。0 通知识 1.回复力的来源(1)回复力是指将振动的物体拉回到平衡位置的力,同向心力一样是按照力的作用效果来 命名的。(2)回复力可以由某一个力提供,如水平弹簧振子的回复力即为弹簧的弹力;也可能是几 个力的合力,如竖直悬挂的弹簧振子的回复力是弹簧弹力和重力的合力;还可能是某一力的分 力。归纳起来,回复力一定等于振动物体在振动方向上所受的合力。分析物体的受力时不能再 加上回复力。图 11-3-4 2.关于人值:公式F=-kx中的R指的是回复力与位移的比例系数,而不一定是弹簧的 劲度系数,系数R由振动系统自身决定。3
3、.加速度的特点:根据牛顿第二定律得a=-,说明弹簧振子做简谐运动时,振 子的加速度大小与位移大小成正比,加速度方向与位移方向相反。4.回复力的规律:因x=Asin(M+e),故回复力F=-kx=kAsin(ot+p)t可见回复力 随时间按正弦规律变化。1.根据水平弹簧振子图,可分析各个物理量的变化关系如下:当堂达标 1、(多项选择)如图11-3-2所示,物体系在两弹簧之间,弹簧劲度系数分别为乩和力,且 k、=k,k2=2k,两弹簧均处于自然状态。现在向右拉动物体,然后释放,物体在B、C间振动,0为平衡振子的运动 (A Af 0 OA 位移 方向 向右 向左 向左 向右 大小 减小 增大 减小
4、增大 回复 力 方向 向左 向右 向右 向左 大小 减小 増大 减小 增大 加速 度 方向 向左 向右 向右 向左 大小 减小 增大 减小 增大 速度 方向 向左 向左 向右 向右 大小 增大 减小 増大 减小 振子的动能 增大 减小 增大 减小 弹簧的势能 减小 增大 减小 增大 系统总能量 不变 不变 不变 不变 I I I Af O A 是指向平衡位置质点的运动就是简谐运动回复力使振动物体回到平衡位置的力回复力的方向总是指向平衡位置回复力的表达式即回复力与物体的位移大小成正比一说明回复力与位移方向始终担反是一个常数由简谐运动系统决定二简最大位移处势能最大动能为零在平衡位置处动能最大势能最
5、小简谐运动的能量特点在简谐运动中振动系统的机械能空垣而在实际运动中都有一定的能量损耗因此简谐运动是一种理想化的模型通知识回复力的来源回复力是指将振动的回复力即为弹簧的弹力也可能是几个力的合力如竖直悬挂的弹簧振子的回复力是弹簧弹力和重力的合力还可能是某一力的分力归纳起来回复力一定等于振动物体在振动方向上所受的合力分析物体的受力时不能再加上回复力关于人值位置(不计阻力),设向右为正方向,物体相对0点的位移为x,那么以下判断正确的 选项是()是指向平衡位置质点的运动就是简谐运动回复力使振动物体回到平衡位置的力回复力的方向总是指向平衡位置回复力的表达式即回复力与物体的位移大小成正比一说明回复力与位移方
6、向始终担反是一个常数由简谐运动系统决定二简最大位移处势能最大动能为零在平衡位置处动能最大势能最小简谐运动的能量特点在简谐运动中振动系统的机械能空垣而在实际运动中都有一定的能量损耗因此简谐运动是一种理想化的模型通知识回复力的来源回复力是指将振动的回复力即为弹簧的弹力也可能是几个力的合力如竖直悬挂的弹簧振子的回复力是弹簧弹力和重力的合力还可能是某一力的分力归纳起来回复力一定等于振动物体在振动方向上所受的合力分析物体的受力时不能再加上回复力关于人值是()COB 图 11-3-2 A.物体做简谐运动,OC=OB B.物体做简谐运动,OCHOB C.物体所受合力F=kx D.物体所受合力F=-3kx 2
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