高中人教版 (2019)3 简谐运动的回复力和能量图片课件ppt

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1.理解回复力的概念，会根据回复力的特点判断物体是否做简谐运动。2.会用动力学的方法分析简谐运动中位移、速度、回复力和加速度的变化规律。3.会用能量守恒的观点分析水平弹簧振子中动能、势能、总能量的变化规律。
合力方向始终指向平衡位置
合力方向始终跟振子偏离平衡位置的位移方向相反
1.定义：使质点回到平衡位置的力，方向始终指向平衡位置， 这样的力叫做回复力。
（1）按力的作用效果命名
①回复力可以是弹力，也可以是其它力;②回复力可以是某一个力，或几个力的合力，或者某个力的分力。
（2）回复力来源：振动方向上的合外力
（1）回复力与位移成正比，且与方向相反
k： 比例系数（当为弹簧振动时，k为劲度系数）
直线运动：F回=F合=ma = -kx
①a与x成正比，方向相反
②a的大小、方向都变化，简谐运动不是匀变速运动
问题：简谐运动的回复力随时间如何变化？
解：取竖直向下为正方向，如图所示，
【例题】如图所示，弹簧劲度系数为k，在弹簧下端挂一个重物，质量为m，重物静止.在竖直方向将重物下拉一段距离(没超过弹簧弹性限度)，然后无初速度释放，重物在竖直方向上下振动(不计空气阻力)。试分析该重物是否做简谐运动？
方法：1.以振子为研究对象，做受力分析2.明确回复力3.确定平衡位置4.以任意位置的振子为研究对象，做受力分析，标注振子的位移（偏离平衡位置），求解回复力与位移的大小关系5.根据F同与x的方向关系得到F同=-kx
1.概念 做简谐运动的物体在振动中经过某一位置时所具有的动能和势能之和，称为简谐运动的能量
2.理想化模型：（简谐运动是一种理想化的模型）（1）从力的角度分析，简谐运动没考虑摩擦阻力（2）从能量转化角度分析，简谐运动没考虑因阻力做功能量损耗
3.机械能守恒
当振动系统自由振动后，如果不考虑阻力作用，系统只发生动能和势能的相互转化，总能量保持不变
问题： 不同的弹簧，做相同振幅的水平简谐运动，其能量相同吗？水平弹簧的简谐运动中，能量除了与振幅有关以外，还与什么因素有关？
平衡位置： 最大位移处：
x、F回、a、Ep为 0 ;
x、F回、a、Ep最大 ;
2.各物理量间的联系（抓手）
关于平衡位置的对称点：
（1）x、F回、a大小相同，方向相反；动能、势能相同
（2）v大小相同，方向不一定
（1）相距nT的两个时刻，振子的振动情况完全相同
x、F回、a、v大小相等方向相同，动能和势能相同
（2）相距（2n-1）T/2的两个时刻，振子的振动情况完全相反