高中物理 选择性必修1 第二章 3 简谐运动的回复力和能量课件PPT

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3　简谐运动的回复力和能量1.通过实例分析,理解回复力的概念及性质。2.通过对弹簧振子模型的分析,理解简谐运动的规律(位移、回复力、加速度、速度的变化规律)。3.通过阅读教材内容,能够定性说明简谐运动的能量转化。  1.回复力(1)定义:做简谐运动的物体偏离①　平衡位置    后受到的迫使它回到② 平衡位置   的力称为回复力。(2)命名:回复力是根据力的作用效果命名的。它可以是一个力,也可以是多个力的合力,还可以是某个力的分力。如图甲所示,水平方向的弹簧振子,弹簧弹力提供回复力;如图乙所示,竖直方向的弹簧振子,弹簧弹力和重力的合力提供回复力;如图丙所示,A随B一起在光滑水平面上做简谐运动,A的回复力是由静摩擦力提供的。1.简谐运动的回复力F=-kx公式中的k为弹簧的劲度系数,是由弹簧的性质决定的。 (    ✕　)2.小球做简谐运动,它的位移方向和加速度的方向相反。 (　√　)3.水平弹簧振子运动到平衡位置时,回复力为零,因此能量也为零。 (    ✕　)4.在简谐运动中,只要振动物体振动一个周期,动能和势能就完成一次周期性变化。 (    ✕　)提示:在振动物体振动的一个周期内,动能和势能完成两次周期性变化。5.回复力的大小与速度大小无关,速度增大时,回复力可能增大,也可能减小。(    ✕　)提示:做简谐运动的物体,速度增大时,物体正在向平衡位置运动,加速度减小,回复力减小。6.同一简谐运动中的能量由平衡位置的速度决定,若经过平衡位置的速度不变,则振动系统的能量不变。 (    ✕　)提示:同一简谐运动中的能量由振幅决定,若振幅不变,则振动系统的能量不变。情境    随着电梯的普及,电梯坠落的事件随之增多,给人的生命安全构成威胁。设想在电梯底部的地面上安装大弹簧,可让电梯落地瞬间的冲击作用得到有效减缓,从而使人身安全得到一定程度的保障,让生命不再一去不复返,也让生命“掉”到地上,还有“捡”得起来的可能。问题1.电梯坠落时,从接触弹簧到最低点的过程中,电梯的速度和加速度如何变化?提示:电梯底部刚接触弹簧时,弹力小于重力,加速度方向向下,电梯加速下降,加速度减小,速度增大,当加速度减小到零时,速度最大;之后弹力大于重力,加速度方向向上,电梯减速下降,加速度反向增大,速度减小。所以电梯从接触弹簧到最低点过程中,电梯的速度先增大后减小,加速度先减小后增大。2.若忽略摩擦力,电梯坠落时从接触弹簧直到最低点的过程中,电梯的运动能否视为简谐运动?提示:不能。电梯刚接触弹簧时有速度,弹簧压缩到最低点时电梯的速度为零,速度不具有对称性,故电梯的运动过程不能视为简谐运动。3.电梯运动到最低点时,其加速度的值一定大于重力加速度的大小。请尝试利用简谐运动的规律解释其正确性。提示:若电梯接触弹簧时的速度为零,则电梯的运动可视为简谐运动,根据简谐运动的对称性可知,电梯在最低点的加速度的值等于重力加速度的大小。而电梯接触弹簧时有速度,则电梯做简谐运动的最低点会更低一些,加速度的值也会更大一些。所以电梯运动到最低点时,其加速度的值一定大于重力加速度的大小。问题1.弹簧和小钢球组成的系统,能否视为弹簧振子?提示:可以。2.若将小钢球缓慢向下拉到某一位置释放,小球的振动能否视为简谐运动?提示:可以。3.说明问题2中判断的原因。提示:未拉动小钢球时,系统处于平衡状态,对小钢球有mg=kx0①;取向下为正方向,向下拉动x时,小钢球所受的合外力为F=-k(x0+x)+mg②;联立①②两式可得F=-kx,可知小钢球的运动为简谐运动。