113《简谐运动的回复力和能量》上课

11.3 简 谐 运 动 的 回 复 力 和 能 量 思 考 振 子 为 什 么 会 做 往 复 运 动 ？ 一 、 简 谐 运 动 的 回 复 力1.定 义 :2.特 点 : 按 力 的 作 用 效 果 命 名 ， 方 向 始终 指 向 平 衡 位 置 使 振 子 回 到 平 衡 位 置 的 力3.简 谐 运 动 的 动 力 学 特 点 如 果 质 点 所 受 的 回 复 力 与 它 偏 离 平 衡 位 置 的位 移 大 小 成 正 比 ， 并 且 始 终 指 向 平 衡 位 置 （ 即与 位 移 方 向 相 反 ） ,质 点 的 运 动 就 是 简 谐 运 动 。 F回 = kx mkxa 6、 简 谐 运 动 中 的 各 个 物 理 量 变 化 规 律OA A A O O O B B x v F、 a动 能势 能总 机械 能 左 ， 减 小向 右 增 大向 右 减 小动 能 增 大势 能 减 小 B右 ， 增 大向 右 减 小向 左 增 大动 能 减 小势 能 增 大不 变左 ， 最 大 右 ， 最 大 0 0 向 右 最 大 0 0向 右 最 大 向 左 最 大动 能 最 大势 能 为 0 动 能 为 0势 能 最 大动 能 为 0势 能 最 大 O BA FF （ 1） 当 物 体 从 最 大 位 移 处 向 平 衡 位 置 运动 时 ， 由 于 v与 a的 方 向 一 致 ， 物 体 做加 速 度 越 来 越 小 的 加 速 运 动 。（ 2） 当 物 体 从 平 衡 位 置 向 最 大 位 移 处 运动 时 ， 由 于 v与 a的 方 向 相 反 ， 物 体 做加 速 度 越 来 越 大 的 减 速 运 动 。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 简 谐 运 动 是 变 加 速 运 动 二 .简 谐 运 动 的 能 量 简 谐 运 动 的 能 量 与 振 幅 有 关 ，振 幅 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 ， 但 机 械 能 的 总 量保 持 不 变 ， 即 机 械 能 守 恒 。 判 断 物 体 是 否 做 简 谐 运 动 的 方 法 ：（ 1） 根 据 物 体 的 振 动 图 像 去 判 断（ 2） 根 据 回 复 力 的 规 律 F=-kx去 判 断思 考 题 ： 竖 直 方 向 振 动 的 弹 簧 振 子 所 做 的振 动 是 简 谐 运 动 吗 ？ 证 明 :竖 直 悬 挂 的 弹 簧 振 子 做 简 谐 运 动证 明 步 骤 ：1、 找 平 衡 位 置2、 找 回 复 力 3、 找 F=kx4、 找 方 向 关 系 证 明 :平 衡 状 态 时 有 : mg=-kx0当 向 下 拉 动 x长 度 时 弹 簧 所 受 的合 外 力 为F=-k(x+x0)+mg =-kx-kx0+mg =-kx(符 合 简 谐 运 动 的 公 式 ) 练 习 1:做 简 谐 运 动 的 物 体 ， 当 位 移 为负 值 时 ， 以 下 说 法 正 确 的 是 （ ）A 速 度 一 定 为 正 值 ， 加 速 度 一 定 为 正 值B 速 度 不 一 定 为 正 值 ， 但 加 速 度 一 定 为 正 值C 速 度 一 定 为 负 值 ， 加 速 度 一 定 为 正 值D 速 度 不 一 定 为 负 值 ， 加 速 度 一 定 为 负 值B 2、 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 （ ） A 速 度 、 加 速 度 、 动 能B 加 速 度 、 回 复 力 和 位 移C 加 速 度 、 动 能 和 位 移D 位 移 、 动 能 、 回 复 力BCD 3、 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 （ ） A 振 子 在 振 动 过 程 中 ， 速 度 相 同 时 ， 弹簧 的 长 度 一 定 相 等B 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C 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D 振 子 在 振 动 过 程 中 ， 系 统 的 机 械 能 一定 守 恒 C D 4、 关 于 弹 簧 振 子 做 简 谐 运 动 时 的能 量 ， 下 列 说 法 正 确 的 有 （ ）A 等 于 在 平 衡 位 置 时 振 子 的 动 能 B 等 于 在 最 大 位 移 时 弹 簧 的 弹 性 势能 C 等 于 任 意 时 刻 振 子 动 能 与 弹 簧 弹性 势 能 之 和 D 位 移 越 大 振 动 能 量 也 越 大 ABC 5 如 图 是 质 点 做 简 谐 振 动 的 图 像 ， 由 此 可 知 （ ）A t=0时 ， 质 点 的 位 移 、 速 度 均 为 零B t=1s时 ， 质 点 的 位 移 为 正 向 最 大 ， 速 度 为 零 ， 加 速度 为 负 向 最 大C t=2s时 ， 质 点 的 位 移 为 零 ， 速 度 为 负 向 最 大 值 ，加 速 度 为 零D 质 点 的 振 幅 为 5cm， 周 期 为 2s BC 1.弹 簧 振 子 作 简 谐 运 动 时 ， 以 下 说 法 正 确 的 是 ： A 振 子 通 过 平 衡 位 置 时 ， 回 复 力 一 定 为 零B 振 子 做 减 速 运 动 ， 加 速 度 却 在 增 大C 振 子 向 平 衡 位 置 运 动 时 ， 加 速 度 方 向 与 速 度 方 向 相 反D 振 子 远 离 平 衡 位 置 运 动 时 ， 加 速 度 方 向 与 速 度 方 向 相 反3.一 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 ,但 方 向 相 反 ,则 这 两 个 时 刻 振 子 的 A 速 度 一 定 大 小 相 等 ,方 向 相 反 B 加 速 度 一 定 大 小 相 等 ,方 向 相 反C 位 移 一 定 大 小 相 等 ,但 方 向 不 一 定 相 反D 以 上 三 项 都 不 一 定 大 小 相 等 方 向 相 反 2.如 图 所 示 ， 是 一 弹 簧 振 子 ， 设 向 右 方 向 为 正 ， O为 平 衡 位 置 ，则 ： A A O位 移 为 负 值 ， 速 度 为 正 值B O B时 ， 位 移 为 正 值 ， 加 速 度 为 负 值C B O时 ， 位 移 为 负 值 ， 速 度 为 负 值D O A时 ， 位 移 为 负 值 ， 加 速 度 为 正 值 A BO ABDABD B