1、,第十一章 机械振动,第3节：简谐运动的回复力和能量,新课标高中物理选修34,简谐运动的图像,弹簧振子的运动,弹簧振子做简谐运动时，受力情况的分析,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,O,A,A,x,F,F,负号表示力的方向与位移的方向相反,F = kx,x,x,1.定义:,2.特点:,方向始终指向平衡位置,按力的作用效果命名,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(指向平衡位置的合力),一
2、、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。,4.简谐运动的动力学特点：,5.简谐运动的运动学特点：,其中k为比例系数，负号表示回复力F方向与位移x方向相反,二、简谐运动中的各个物理量变化规律,X,v,F、a,动能,势能,A,A-O,O,O-B,B,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,向左最大,0,增大,最大,减小,0,最大,减小,0,增大,最大,O,A,B,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
3、是变加速运动,2、简谐运动的能量与振幅有关，在同一振动系统中振幅越大，振动的能量越大,1、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。,三、简谐运动的能量,物体在做简谐运动时的Ekt和Ept及Et图象,机械能,势能,动能,A,B,O,竖直方向振动的弹簧振子所做的振动是简谐运动吗？,【思考题】,判断物体是否做简谐运动的方法：,（2）根据回复力的规律F=-kx去判断,（1）根据物体的振动图像去判断,证明:竖直悬挂的弹簧振子做简谐运动,找平衡位置,在平衡位置处,找回复力,指向平衡位置的合力,将小球拉离平衡位置到c点，,此时偏离平衡位置的位移为x,方向向下,方向向上,找F
4、=kx,x偏离平衡位置的位移,找方向关系,1、做简谐运动的物体，当位移为负值时，以下说法正确的是 （ ）,B,【课堂练习】,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,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（ ）,CD,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
5、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,4、关于弹簧振子做简谐运动时的能量，下列说法正确的有 （ ）,ABC,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,5、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,6、弹簧振子作简谐运动时，以下
6、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,ABD,7、如图所示，是一弹簧振子，设向右方向为正，O为平衡位置，则（ ） AAO位移为负值，速度为正值BOB时，位移为正值，加速度为负值CBO时，位移为负值，速度为负值DOA时，位移为负值，加速度为正值,ABD,8、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,B,
