物理：11.3 简谐运动的回复力和能量 课件（人教版选修3-4）.pptVIP

自主学习 名师解疑 分类例析 课堂对点演练 3　简谐运动的回复力和能量 1．知道回复力的概念，了解它的来源． 2．理解从力的角度来定义的简谐运动． 3．理解简谐运动中位移、回复力、加速度、速度、能量 等各物理量的变化规律． 4．知道简谐运动中机械能守恒，能量大小与振幅有关. 一、简谐运动的回复力 回复力 项目 内容 定义 振动物体受到总能使振动物体回到_________且始终指向_________的力 方向 指向_________ 来源 回复力是根据力的作用_____命名的，可以是重力、弹力或摩擦力几个力的_____，或某个力的_____等 表达式 F＝_____ 平衡位置 平衡位置 平衡位置 效果 合力 分力 －kx 如果质点所受的回复力与它偏离平衡位置位移的大小成_____，并且总是指向_________，质点的运动就是简谐运动．表达式为：F＝－kx. 提醒 回复力表达式：F＝－kx，即回复力与物体的位移大小成正比，“－”表明回复力与位移方向始终相反，k是一个常数，由振动系统决定． (1)做简谐运动的物体只有_____和_____相互转化，在转化过程中___________． (2)在最大位移处， _____最大， _____最小． 简谐运动的动力学特征 正比 平衡位置 二、简谐运动的能量 简谐运动中能量转化特点 动能 势能 机械能守恒 势能 动能 (3)在平衡位置处，_____最大， _____最小． 振动系统的机械能跟_____有关， _____越大，机械能就越大． 提醒 对于同一振动系统才能说振幅越大，机械能越大，对于不同振动系统不能说振幅越大，机械能越大． 决定能量大小的因素 动能 势能 振幅 振幅 (1)回复力是根据力的作用效果命名的，它可以是弹力，也可以是其他力(包括摩擦力)，或几个力的合力，或某个力的分力，物体沿直线振动时回复力就是合外力，沿圆弧振动时回复力是合外力在圆弧切线方向上的分力． (2)回复力的方向总是指向平衡位置，回复力为零的位置就是平衡位置(沿圆弧振动时，物体经平衡位置回复力为零，但合力不为零)． 举例说明：如图11－3－1甲所示，水平方向的弹簧振子， 一、对回复力的理解 两点助你理解回复力  弹力充当回复力；如图11－3－1乙所示，竖直方向的弹簧振子弹力和重力的合力充当回复力；如图11－3－1丙所示，m随M一起振动，m的回复力由静摩擦力提供． 图11－3－1 振动中的位移x都是以平衡位置为起点，因此，方向就是从平衡位置指向末位置的方向，大小就是这两位置间的距离，在两个“端点”时位移最大，在平衡位置位移为零． 加速度a的变化与F回的变化是一致的，在两个“端点”最大，在平衡位置为零，方向总指向平衡位置． 二、简谐运动中位移、回复力、加速度、速度、动能、 势 能的变化规律 位移的变化规律 加速度与回复力的变化规律 速度大小v与加速度a的变化恰好相反，在两个“端点”为零，在平衡位置最大，除两个“端点”外任何一个位置的速度方向都有两种可能． 动能大小与速度大小对应，在两端点为零，在平衡位置最大． 图11－3－2 速度变化规律 动能变化规律 势能大小变化与动能大小变化恰好相反，在两端点最大，在平衡位置为零． ? 势能变化规律 下表是关于简谐运动中弹簧振子(图11－3－2)的变化规律 振子的 运动 位移 加速度 (回复力) 速度 动能 势能 O→B 增大，方向向右 增大，方向向左 减小，方向向右 减小 增大 B 最大 最大 0 0 最大 B→O 减小，方向向右 减小，方向向左 增大，方向向左 增大 减小 O 0 0 最大 最大 0 O→C 增大，方向向左 增大，方向向右 减小，方向向左 减小 增大 C 最大 最大 0 0 最大 C→O 减小，方向向左 减小，方向向右 增大，方向向右 增大 减小 思考与讨论(教材P11) 点拨　 位置 A A→O O O →B B 位移的大小 最大值  0  最大值 速度的大小 0  最大值  0 动能 0  最大值  0 势能 最大值  0  最大值 总能 不变 不变 不变 不变 不变 教材资料分析 做一做(教材P12) 点拨 如右图所示，设振子的平衡位置为O，向下方向为正方向，此时弹簧已经有了一个伸长量h，设弹簧的劲度系数为k，由平衡条件得kh＝mg. ① 当振子向下偏离平衡位置的距离为x时，回复力即合外力为 F回＝mg－k(x＋h)． ② 将①式代入②式得：F回＝－kx，可见小球所受合外力与它的位移的关系符合简谐运动的受力特