人教版 (2019)选择性必修 第一册1 简谐运动优质课件ppt

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简谐运动的回复力和能量
第2章 第3节
人教版高中物理选择性必修1
板书设计
作业布置
拓展提高
课堂总结
当我们把弹簧振子的小球拉离平衡位置释放后，小球就会在平衡位置附近做简谐运动。小球的受力满足什么特点才会做这种运动呢?
新知导入
思考：
1、小球往复运动过程中，在各点的受力情况如何？2、小球受到的合力的效果是什么？
新知讲解
3、弹簧振子在运动过程所受的力有什么特点？小球所受的力与它偏离平衡位置位移的大小成正比，方向总是与偏离平衡位置位移的方向相反，即受力方向总是指向平衡位置，它的作用是把物体拉回到平衡位置。通常把这个力称为回复力。
新知讲解
简谐运动： 如果质点所受的力与它偏离平衡位置位移的大小成正比，并且总是指向平衡位置，质点的运动就是简谐运动。
一、简谐运动的回复力
新知讲解
1、一圆柱体的木块浮在水面上，将木块向下压一段距离后释放，木块没有完全被水浸没。木块的运动是简谐运动吗？证明你的结论？
证明：
平衡位置：mg=F浮平衡位置时，浮力：F浮=ρ水g v水= ρ水gsh 将木块再向下移动x，以竖直向下为正方向合外力大小为：F合=ρ水gs(h+x)-mg=ρ水gsx合外力方向为：竖直向上因此合外力表达为： F回=-ρ水gsx所以木块的运动为简谐运动
课堂练习
做一做：观察弹簧振子的运动情况，结合教材内容，完成表格
二、简谐运动的能量
新知讲解
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不变
不变
不变
不变
不变
理论上可以证明，在弹簧振子运动的任意位置，系统的动能与势能之和都是一定的， 遵守机械能守恒定律。实际的运动都有一定的能量损耗，所以简谐运动是一种理想化的模型。
新知讲解
2、把一个小球套在光滑细杆上,球与轻弹簧相连组成弹簧振子,小球沿杆在水平方向做简谐运动,它围绕平衡位置O在A、B间振动,如图所示,下列结论正确的是(　　)A.小球在O位置时,动能最大,加速度最小B.小球在A、B位置时,动能最大,加速度最大C.小球从A经O到B的过程中,回复力一直做正功D.小球从B到O的过程中,振子振动的机械能不断增加
解析：小球在平衡位置O时,弹簧处于原长,弹性势能为零,动能最大,位移为零,加速度为零,A项正确;在最大位移A、B处,动能为零,加速度最大,B项错误;由A→O回复力做正功,由O→B,回复力做负功,C项错误;由B→O动能增加,弹性势能减小,总机械能不变,D项错误。
A
课堂练习
1、关于简谐运动的回复力,下列说法正确的是(　　)A.可以是恒力B.可以是方向不变而大小变化的力C.可以是大小不变而方向改变的力D.可以是大小变化、方向变化的力
解析：回复力特指使振动物体回到平衡位置的力,对简谐运动而言,其大小必与位移大小成正比,方向与位移方向相反,选项D正确。
D
拓展提高
2、如图所示,质点沿x轴做简谐运动,平衡位置为坐标原点O,质点由A经O向B运动,质点经过A点和B点时速度相同,且tAB=0.2 s;质点由B点再次回到A点用的最短时间tBA=0.4 s。则该质点做简谐运动的频率为(　　)A.1 Hz B.1.25 Hz C.2 Hz D.2.5 Hz
B
拓展提高
3、一水平放置的弹簧振子的振动图像如图所示,由图可知 (　　)A.在t1时刻,振子的动能最大,所受的弹力最大B.在t2时刻,振子的动能最大,所受的弹力最小C.在t3时刻,振子的动能最大,所受的弹力最小D.在t4时刻,振子的动能最大,所受的弹力最大
解析：由题图知t1和t3时刻,振子分别处于正向最大位移和负向最大位移处,速度为零,动能为零;弹簧形变最大,振子所受弹力最大,可见选项A、C均错误。由题图知t2和t4时刻,振子处于平衡位置,速度最大,动能最大;弹簧无形变,振子所受弹力最小,可见选项B正确,选项D错误。
B
拓展提高
简谐运动的回复力和能量
简谐运动的回复力
简谐运动的能量
简谐运动的动力学特征F=- kx
回复力的概念
简谐运动的能量与振幅有关
简谐运动机械能守恒
课堂总结
简谐运动的回复力和能量
简谐运动的回复力
简谐运动的能量
简谐运动的动力学特征F=- kx
回复力的概念
简谐运动的能量与振幅有关
简谐运动机械能守恒
板书设计
课后练习和同步练习
作业布置
课程结束
人教版高中物理选择性必修1