資源簡(jiǎn)介

(共19張PPT)
2.3簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力和能量
學(xué)習(xí)
目標(biāo)
1.知道簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力及表達(dá)式
2.會(huì)定性分析位移、速度、加速度、回復(fù)力、動(dòng)能、勢(shì)能及機(jī)械能的變化情況
復(fù)習(xí)：簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的表達(dá)式是怎樣的？
當(dāng)我們把彈簧振子的小球拉離平衡位置釋放后，小球就會(huì)在平衡位置附近做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。
？？？
O
A
B
C
D
O
A
B
C
D
O
A
B
C
D
O
A
B
C
D
O
A
B
C
D
O
A
B
C
D
O
A
B
C
D
O
B
C
D
A
物體做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)時(shí)，所受的合力有什么特點(diǎn)？
O
A
B
C
D
x
x
x
x
x
x
F
F
F
F
F
F
1.定義：
3.方向:
方向始終指向平衡位置
使振子回到平衡位置的力
一.簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力
2.公式:
比例系數(shù)(常量)
離開(kāi)平衡位置的位移
“-”表示回復(fù)力方向始終與位移方向相反
簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的定義的另一種表述：
如果質(zhì)點(diǎn)所受的力與它 偏離平衡位置的位移大小成正比，并且總是指向平衡位置,質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)就是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng).即回復(fù)力滿(mǎn)足 F= -kx的運(yùn)動(dòng)就是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)
簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)特征
簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)特征
1. 需證明回復(fù)力與位移的大小關(guān)系；
2. 需證明回復(fù)力與位移的方向關(guān)系；
證明振動(dòng)的圖象為正弦圖象即可
簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的兩種證明
證明：在勁度系數(shù)為k，原長(zhǎng)為L(zhǎng)0，固定于一點(diǎn)的彈簧下端掛一質(zhì)量為m的小球，釋放后小球做上下振動(dòng)，此時(shí)彈簧沒(méi)有超出彈性限度，小球的振動(dòng)是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)嗎？
證明步驟：
1.找平衡位置0;
2.找回復(fù)力F ;
3.找F、x大小關(guān)系;
4.找F、x方向關(guān)系.
原長(zhǎng)位置
a
靜止位置
b
c
回復(fù)力由彈簧的彈力提供
回復(fù)力由彈簧的彈力與重力的合力提供
A隨B 一起振動(dòng)
A的回復(fù)力由靜摩擦力提供
回復(fù)力是效果力，可以是一個(gè)力單獨(dú)提供，也可由幾個(gè)力的合力提供，或由某個(gè)力的分力提供.
簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)回復(fù)力來(lái)源
【典型例題】
【例題1】 (多選)如圖所示,彈簧振子在光滑水平桿上的A、B之間做往復(fù)運(yùn)動(dòng),下列說(shuō)法正確的是(　　)
A.彈簧振子運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受重力、支持力和彈簧彈力的作用
B.彈簧振子運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受重力、支持力、彈簧彈力和回復(fù)力的作用
C.振子由A向O運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,回復(fù)力逐漸增大
D.振子由O向B運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,回復(fù)力的方向指向平衡位置
答案:AD
【變式訓(xùn)練1】 如圖所示,彈簧振子B上放一個(gè)物塊A,在A與B一起做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中,下列關(guān)于A受力的說(shuō)法正確的是(　　)
A.物塊A受重力、支持力及彈簧對(duì)它的恒定的彈力
B.物塊A受重力、支持力及彈簧對(duì)它的大小和方向都隨時(shí)間變化的彈力
C.物塊A受重力、支持力及B對(duì)它的恒定的摩擦力
D.物塊A受重力、支持力及B對(duì)它的大小和方向都隨時(shí)間變化的摩擦力
答案:D
思考
二.簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的能量
做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的物體，一個(gè)周期內(nèi)能量是如何變化的？
Q Q→O O O→P P P→O O O→Q
位移
回復(fù)力
加速度
速度
動(dòng)能
彈性勢(shì)能
機(jī)械能
最大(左)
0
0
最大
不變
不變
0
0
0
最大
0
不變
不變
0
0
最大
不變
不變
不變
最大(右)
最大(右)
最大(右)
最大(左)
最大(左)
最大(右)
0
0
0
最大
0
不變
最大(左)
右；
右；
左；
右；
右；
左；
左；
左；
右；
右；
左；
右；
左；
左；
左；
右；
Q Q→O O O→P P P→O O O→Q
位移
回復(fù)力
加速度
速度
動(dòng)能
彈性勢(shì)能
機(jī)械能
最大(左)
0
0
最大
不變
不變
0
0
0
最大
0
不變
不變
0
0
最大
不變
不變
不變
最大(右)
最大(右)
最大(右)
最大(左)
最大(左)
最大(右)
0
0
0
最大
0
不變
最大(左)
右；
右；
左；
右；
右；
左；
左；
左；
右；
右；
左；
右；
左；
左；
左；
右；
1.位移、回復(fù)力、加速度x三者同步變化,與速度的變化相反。
最大位移處:x、F、a、Ep最大，v、Ek為零；
2.把握兩個(gè)特殊位置
平衡位置處:x、F、a、Ep為零，v、Ek最大.
3.兩個(gè)過(guò)程:
①向平衡位置O靠近的過(guò)程:速度、動(dòng)能變大;
②遠(yuǎn)離平衡位置O的過(guò)程:位移、加速度、回復(fù)力和勢(shì)能變大。
4.動(dòng)能勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化，機(jī)械能不變
Q Q→O O O→P P P→O O O→Q
位移
回復(fù)力
加速度
速度
動(dòng)能
彈性勢(shì)能
機(jī)械能
最大(左)
0
0
最大
不變
不變
0
0
0
最大
0
不變
不變
0
0
最大
不變
不變
不變
最大(右)
最大(右)
最大(右)
最大(左)
最大(左)
最大(右)
0
0
0
最大
0
不變
最大(左)
右；
右；
左；
右；
右；
左；
左；
左；
右；
右；
左；
右；
左；
左；
左；
右；
【例題2】 (多選)把一個(gè)小球套在光滑細(xì)桿上,球與輕彈簧相連組成彈簧振子,小球沿桿在水平方向做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),它圍繞平衡位置O在A、B間振動(dòng),如圖所示,下列結(jié)論正確的是(　　)
A.小球在O位置時(shí),動(dòng)能最大,加速度最小
B.小球在A、B位置時(shí),勢(shì)能最大,加速度最大
C.小球從A經(jīng)O到B的過(guò)程中,回復(fù)力一直做正功
D.小球從B到O的過(guò)程中,振動(dòng)的能量不斷增加
答案:AB
【變式訓(xùn)練2】 下圖為某個(gè)彈簧振子做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的振動(dòng)圖像,由圖像可知(　　)
A.在0.1 s時(shí),由于位移為零,所以振動(dòng)能量為零
B.在0.2 s時(shí),振子具有最大勢(shì)能
C.在0.35 s時(shí),振子具有的能量尚未達(dá)到最大值
D.在0.4 s時(shí),振子的動(dòng)能最大
答案:B

展開(kāi)更多......

收起↑