高中物理简谐运动的回复力和能量课件.pptx
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1、11.3 11.3 简谐运动的回复力和能量简谐运动的回复力和能量运动运动受力特点受力特点力大小变化情况力大小变化情况与速度的方向关系与速度的方向关系匀速直线运动匀速直线运动匀变速直线运动匀变速直线运动匀变速曲线运动匀变速曲线运动匀速圆周运动匀速圆周运动F F合合的方向与速度的方向与速度在一条直线上在一条直线上F F合合的方向与速度的方向与速度方向有一夹角方向有一夹角F F合合的方向与速度的方向与速度方向始终垂直方向始终垂直说明:说明:物体的运动跟它的受力有关,振动的受力有何物体的运动跟它的受力有关,振动的受力有何特点呢?特点呢?观察弹簧振子的运动,弹簧振子观察弹簧振子的运动,弹簧振子为什么这样
2、运动?为什么这样运动?想一想想一想振子到达振子到达平衡位置平衡位置时,由于时,由于惯性惯性继续运动。振子继续运动。振子离开平衡位置离开平衡位置,由于弹簧对它有由于弹簧对它有指向平衡位置的指向平衡位置的力力而作加速或减速运动。而作加速或减速运动。O OA AB BO OA AB BC CD DO OA AB BC CD DO OA AB BC CD DO OA AB BC CD D物体做简谐运动时,所受的合力有什么特点?物体做简谐运动时,所受的合力有什么特点?O OA AB BC CD DO OA AB BC CD DO OA AB BC CD DO OB BC CD DA AXXXXXXFFF
3、FFF即即:公式为公式为“-”表示回复力方向始终与位移方向相反表示回复力方向始终与位移方向相反。(胡克定律胡克定律)k-弹簧的劲度系数弹簧的劲度系数(常量常量)x-振子离开平衡位置的位移振子离开平衡位置的位移,简称简称位移位移,方向方向总是背离平衡位置总是背离平衡位置.大小大小:一、简谐运动的回复力合力合力简谐运动的定义:简谐运动的定义:如果质点所受的力与它如果质点所受的力与它 偏离平衡位置的位移大小成偏离平衡位置的位移大小成正比,并且总是指向平衡位置正比,并且总是指向平衡位置,质点的运动就是简谐质点的运动就是简谐运动运动.即回复力满足即回复力满足 F=-KX 的运动就是简谐运动的运动就是简谐
4、运动 注意注意:对一般的简谐运动,由于回复力不一:对一般的简谐运动,由于回复力不一定是弹簧的弹力,所以定是弹簧的弹力,所以K不一定是劲度系数而不一定是劲度系数而是回复力与位移的比例系数是回复力与位移的比例系数一、简谐运动的回复力 在劲度系数为在劲度系数为k,原长为,原长为L0的固定于一点的固定于一点的弹簧下端挂一质量为的弹簧下端挂一质量为m的小物块,释放后小的小物块,释放后小物块做上下振动,此时弹簧没有超出弹性限度,物块做上下振动,此时弹簧没有超出弹性限度,小木块的振动是简谐运动吗?小木块的振动是简谐运动吗?证明证明:竖直悬挂的弹簧振子做简谐运动竖直悬挂的弹簧振子做简谐运动证明步骤:证明步骤:
5、1.找平衡位置找平衡位置0;2.找回复力找回复力F;3.找找F、x大小关系大小关系;4.找找F、x方向关系方向关系.证明证明:平衡状态平衡状态时有时有:mg=kx0当当向下拉动向下拉动x长度时长度时弹簧所受的合外力为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符合简谐运动的公式)注意:注意:提供回复力的可以是提供回复力的可以是某个力某个力,也可,也可以是某个力的以是某个力的分力分力,还可以是几个力的,还可以是几个力的合合力力练习:证明漂浮在水面的木块做简谐振动(已知练习:证明漂浮在水面的木块做简谐振动(已知水,水,木,木块的横截面积木,木块的横
6、截面积S)二、简谐运动中各个物理量变化规律加速度:加速度:加速度随位移的变化而变化,所以简谐运动是加速度随位移的变化而变化,所以简谐运动是一种非匀变速运动。一种非匀变速运动。速度:速度:简谐运动是变加速运动,在平衡位置处速度简谐运动是变加速运动,在平衡位置处速度最大,在最大位移处速度为零。速度的变化也具最大,在最大位移处速度为零。速度的变化也具有周期性。有周期性。hkjk物理量物理量变化过程变化过程BB到到OOO到到AAA到到OOO到到BB位移位移(x)方向方向大小大小变化变化回复力回复力(F)加速度加速度(a)方向方向大小大小变化变化速度速度(v)方向方向大小大小变化变化最最大大最最大大向向
7、右右向向左左向向右右变变小小向向左左变变小小向向左左变变大大 最最大大向向左左000向向左左变变大大 最最大大向向左左向向右右 向向右右变变大大 最最大大向向左左变变小小0向向左左变变小小向向右右变变小小向向右右变变大大 最最大大向向右右00向向右右变变大大向向左左变变大大向向右右变变小小1 1、简谐运动的加速度大小和方向都随时间做、简谐运动的加速度大小和方向都随时间做 周期性的变化,所以周期性的变化,所以二、简谐运动中的各个物理量变化规律2 2、当物体从、当物体从最大位移处向平衡位置最大位移处向平衡位置运动时,由运动时,由 于于v v与与a a的方向一致的方向一致,物体做,物体做加速度越来越
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