1、第1节简谐运动的回复力和能量 第十一章 机械振动 人教版高中物理选修3-4 1、描述简谐运动的物理量 振幅：描述振动强弱； 周期和频率：描述振动快慢; 相位：描述振动步调. 2、简谐运动的表达式： 复习引入 物体做简谐运动时，所受的合力有什么特点？ 思考与讨论 O AB O AB CD O AB CD O AB CD O AB CD O AB CD O AB CD O AB CD O B CD A X X X X X X F F FF F F 弹簧振子所受的合力F与振子位移x的大小成正比，且合力F的方向总 是与位移x的方向相反。 式中k为弹簧的劲度系数 由于力F的方向总是与位移x的方向相反，即
2、总是指向平衡位置。 它的作用总是要把物体拉回到平衡位置。所以称为回复力 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.回复力来源：振动方向上的合外力 一、简谐运动的回复力 4.公式: “-” 表示回复力方向始终与位移方向相反 (胡克定律) k -弹簧的劲度系数(常量) x -振子离开平衡位置的位移,简称位移, 方向总是背离平衡位置. (1)大小: (2)方向: 总是指向平衡位置. 一、简谐运动的回复力 物体做简谐运动的条件是什么？ 简谐运动是什么性质的运动？ 一、简谐运动的回复力 如果质点所受的回复力与它偏离平衡位置的位移大
3、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。 5.简谐运动的动力学特点 F回= kx 6.简谐运动的运动学特点 一、简谐运动的回复力 （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。 简谐运动是变加速运动 7.简谐运动的性质 一、简谐运动的回复力 x v F、a 动能 势能 AA-OOO-BB 向左最大向左减小 向右最大 向右最大 0 向右最大 向右增大 向右减小 0 0 向右增大 向右减小 向左增大 0 向左
4、最大 0 增大最大减小 0 最大减小 0 增大最大 O AB 小组合作分析总结：结合下图完成下表 一、简谐运动的回复力 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。 试画出物体在做简谐运动时的Ek-t和Ep-t及E-t图象 t E 0 机械能 势能 动能 ABO 简谐运动的能量由劲度系数和振幅决定.劲度系数越大, 振动的能量越 大；振幅越大，振动的能量越大. 二、简谐运动的能量 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？ 二、简谐运动的能量 证明
5、: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=kx 4、找方向关系 二、简谐运动的能量 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) 二、简谐运动的能量 【典例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 典型例题 【典例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
6、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 典型例题 【典例3】如图是质点做简谐振动的图像，由此可知（ ） At=0时，质点的位移、速度均为零 Bt=1s时，质点的位移为正向最大，速度为零，加速度为负向最大 Ct=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 典型例题 1、回复力：使振动物体回到平衡位置的力. 2、简谐运动回复力的特点：如果质点所受的回复力与它的偏离平衡 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。 3、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. 课堂小结