高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册3 简谐运动的回复力和能量教课内容课件ppt

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1、掌握简谐运动的定义；2、了解简谐运动的运动特征；3、掌握简谐运动的动力学公式；4、了解简谐运动的能量变化规律。
小球的受力满足什么特点才会做这种运动呢？
物体做简谐运动时，力(大小、方向)有什么特点？
物体做机械振动时，一定受到指向中心位置的力，这个力的作用总能使物体回到中心位置，我们把这个力叫做简谐运动的回复力。
弹簧振子所受的合力F与弹簧的伸长量成正比，以平衡位置为坐标原点，弹簧伸长与振子位移大小相等。 此外合力F的方向总是与位移X的方向相反。
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
1.定义：使振子回到平衡位置的力
2.特点：按力的作用效果命名，方向始终指向平衡位置
3.回复力来源：振动方向上的合外力
4.简谐运动的动力学特点：可以证明，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.简谐运动的运动学特点：
试一试：证明竖直放置的弹簧与小球组成的系统，在拉伸一端距离后放开手也做简谐运动。
判断物体是否做简谐运动的步骤1.以平衡位置为原点，沿运动方向建立坐标系。2.任选位置，将力在振动方向分解，求振动方向合力。3.看合力是否符合回复力的规律F=-kx
一质量为m， 侧面积为s的正方体木块， 静止漂浮在开阔的水面上， 如图所示， 先用力将其压入水中一段深度后(未全部浸没)撤掉外力， 木块在水面上下做简谐运动， 则( )A. 物块的重力为简谐振动的回复力B. 撤掉外力时木块的位置即为振动的平衡位置C. 撤掉外力时木块浸没的深度， 即为振幅大小D. 振动的周期大小与水的密度有关
议一议，以下几种情况小球的动能和弹簧弹性势能如何变化？
议一议，简谐运动各个物理量如何变化？有何规律？
简谐运动各物理量的的规律
1.位移、回复力、加速度三个物理量同时增大或减小， 与速度的变化步调相反。
2.平衡位置的位移、加速度和回复力方向变化的转折点。
3.简谐运动的位移起点是平衡位置，是矢量。
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。
2.简谐运动的能量与振幅有关，振幅越大，振动的能量越大
简谐运动各个物理量的变化规律
做机械振动的弹簧振子，每次通过某一个相同位置时，不一定相同的物理量是 ( )A. 位移B. 加速度C. 速度D. 回复力
图所示，是质点做简谐运动的图像．由此可知( )A. t=0时，质点位移、速度均为零B. t=1s时，质点位移最大， 速度为零，回复力最大C. t=2s时，质点位移为零， 速度沿负向最大，回复力最大D. t=4s时，质点停止运动
钓鱼是很多人的爱好，浮漂是必不可少的工具，如图是某浮漂静止在静水中的示意图，O、M、N为浮漂上的三个点，此时点O恰好在水面上。用手将浮漂向下压，使点M恰好到达水面后松手，浮漂会上下运动，上升到最高处时，点N到达水面，浮漂的运动可看成简谐运动。下列说法正确的是( )A. 一个周期内，点O只有一次到达水面B. 点M到达水面时，浮漂具有最大速度C. 点O到达水面时，浮漂具有最大加速度D. 松手后，点O从水面运动到最高点的过程中， 速度一直减小
如图所示，弹簧振子上下振动，白纸以速度v向左匀速运动，振子所带墨笔在白纸上留下如图曲线，建立如图所示坐标，y1、y2、x0、2x0为纸上印迹的位置坐标，则( )A. 该弹簧振子的振动周期为2x0B. 该弹簧振子的振幅为y1C. 该弹簧振子的平衡位置在弹簧 原长处D. 该弹簧振子的圆频率为πv/x0
二、简谐运动各物理量的规律
3.来源：振动方向上的合外力
位移、回复力、加速度三个物理量同时增大或减小，与速度的变化步调相反。
简谐运动机械能守恒，能量与振幅有关，振幅越大，振动的能量越大
1、物理量特征：x、a、v三者第一次与初始状态相同2、时间特征：历时一个周期3、路程特征：振幅的4倍4、相位特征：增加2π
三、弹簧振子完成一次全振动的四个特征