2019第11章 第3节ppt课件.ppt

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1、物理选修3-4·人教版新课标导学第十一章机械振动第三节简谐运动的回复力和能量※掌握简谐运动中回复力的特点※对水平弹簧振子能定量的说明弹性势能与动能的转化1课前预习2课内探究3素养提升4课堂达标5课时作业课前预习1．简谐运动的动力学定义如果_________所受的力与它偏离平衡位置的位移大小成_________，并且总是指向_____________，质点的运动就是简谐运动。2．回复力简谐运动的回复力质点正比平衡位置项目内容定义振动质点受到的总能使其回到____________的力方向总是指向____________表达式F＝_________效果总是

2、要把物体拉回到_____________平衡位置平衡位置－kx平衡位置1．振动系统的状态与能量的关系(1)振子的速度与动能：速度不断_________，动能也在不断_________。(2)弹簧形变量与势能：弹簧形变量在_______，因而势能也在_______。2．简谐振动的能量振动系统的能量一般指振动系统的机械能。振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，_________最大，_________为零；(2)在平衡位置处，_________最大，_________最小；简谐运动的能量变化变化变化变化势能动能动能势能(3)在简谐运

3、动中，振动系统的机械能_________(选填“守恒”或“减小”)，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。3．决定能量大小的因素振动系统的机械能跟_________有关，_________越大，机械能就越大，振动越强。对于一个确定的简谐运动是_________(选填“等幅”或“减幅”)振动。守恒振幅振幅等幅『判一判』(1)简谐运动的回复力可以是恒力。()(2)简谐运动平衡位置就是质点所受合力为零的位置。()(3)做简谐运动的质点，振幅越大其振动的能量就越大。()(4)回复力的方向总是跟位移的方向相反。()(5)弹簧振子在运

4、动过程中机械能守恒。()××√√√『选一选』(辽宁省沈阳市郊联体2017～2018学年高二上学期期末)把一个小球套在光滑细杆上，球与轻弹簧相连组成弹簧振子，小球沿杆在水平方向做简谐运动，它围绕平衡位置O在A、B间振动，如图所示，下列结论正确的是()CA．小球在O位置时，动能最小，加速度最小B．小球在A、B位置时，动能最大，加速度最大C．小球从A经O到B的过程中，回复力先做正功，后做负功D．小球从B到O的过程中，振动的能量不断减小解析：振子经过平衡位置时，速度最大，位移为零，所以经过平衡位置动能最大，回复力为零，加速度为零，故A错误；在A、B位置时，速

5、度为零，位移最大，回复力最大，加速度最大，故B错误；由于回复力指向平衡位置，所以振子从A经O到B的过程中，回复力先做正功，后做负功，故C正确；振子的动能和弹簧的势能相互转化，且总量保持不变，即振动的能量保持不变，故D错误。『想一想』弹簧下面挂一小钢球如图所示，它所受的力与位移的关系也满足F＝－kx吗？x为弹簧的形变量吗？它振动的回复力由哪个力提供？是简谐运动吗？答案：满足；不是；由弹簧弹力和重力的合力提供；是解析：设振子的平衡位置为O，向下为正方向，此时弹簧已伸长了x0设弹簧的劲度系数为k，由平衡条件得kx0＝mg①当振子偏离平衡位置距离为x时F回＝

6、mg－k(x＋x0)②由①②得F回＝－kx，所以该振动是简谐运动。课内探究右图为水平弹簧振子的模型，则：(1)振子在运动过程中所受的合力有什么特点？(2)振子所受的合力产生了什么效果？提示：(1)振子所受的合力总是指向平衡位置。(2)合力的效果总是把振子拉回到平衡位置。探究一　对回复力和加速度的理解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，是按照力的作用效果来命名的，分析物体的受力时，不分析回复力。(2)回复力可以由某一个力提供(如弹力、摩擦力等)，也可能是几个力的合力，还可能是某一力的分力，归纳起来回复力一定等于物体在振动方向

7、上所受的合力。2．简谐运动的回复力(1)表达式：F＝－kx。①由F＝－kx知，简谐运动的回复力大小与振子的位移大小成正比，回复力的方向与位移的方向相反，即回复力的方向总是指向平衡位置。②公式F＝－kx中k指的是回复力与位移间的比例系数，而不一定是弹簧的劲度系数，系数k由振动系统自身决定。物体做简谐运动时，下列叙述中正确的是()A．平衡位置就是回复力为零的位置B．处于平衡位置的物体，一定处于平衡状态C．物体到达平衡位置，合力一定为零D．物体到达平衡位置，回复力不一定为零解题指导：简谐运动中回复力不一定是物体受到的合外力。例如弹簧振子受到的回复力是合外力

8、，单摆(后面学习)则不是。A解析：由回复力及平衡位置的定义可知，振子处于平衡位置时回复力为零，选项A正确D错