高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册简谐运动的回复力和能量教学课件ppt

这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册简谐运动的回复力和能量教学课件ppt，共19页。PPT课件主要包含了问题导入，课堂练习，且v排Sx0，能量变化的特点等内容，欢迎下载使用。
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?
问题1：如图，我们以振子从O →B的运动情况为例分析。在O→B段振子做什么运动？（匀速、加速、减速）
问题2：根据牛顿运动定律，振子受力情况怎么样？
问题3：弹簧振子在运动过程所受力的方向有什么特点(与平衡位置有什么关系)？
小球所受的力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。
问题1：振子的回复力由谁提供？
问题2：振子的回复力的大小和方向？
由胡克定律可知F弹=kx，所以回复力的大小为F=kx。
方向始终指向平衡位置。
①定义：振动质点受到的总能使其回到平衡位置的力，大小与位移成正比。
②方向：指向平衡位置(回复力的方向与位移的方向相反)
③表达式：F＝－kx（“-”号表示与位移x方向相反）
④效果力（某个力、合力）
k为比例系数，不同的弹簧振子k不同
⑤简谐运动的动力学特征: 如果物体在运动方向上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。
例1：粗细均匀的一根木筷，下端绕几圈铁丝，竖直浮在较大的装有水的杯中。把木筷往上提起一段距离后放手，木筷就在水中上下振动。判定是不是简谐运动。
证明：设它质量是m，底面积是S。静止时浸在水中的深度为x0
用力向下将其压入水中深度是x，
F'浮=p水gS（x0+x）
，符合简谐运动动力学特征
弹簧振子中小球的速度在不断变化，因而它的动能在不断变化；弹簧的伸长量或压缩量在不断变化，因而它的势能也在不断变化。弹簧振子的能量变化具有什么规律呢？
③当小球运动到最大位移时，动能为0，弹性势能最大，系统的机械能等于最大弹性势能。对于弹簧劲度系数和小球质量都一定的系统，振幅越大，机械能越大。
①位移与速度、动能变化情况相反。
②位移与加速度，弹性势能变化情况相同
4、为某物体做简谐运动的图像，在0→1.5s 范围内回答下列问题。（1）哪些时刻物体的回复力与0.4s 时的回复力相同？（2）哪些时刻物体的速度与0.4s 时的速度相同？（3）哪些时刻的动能与0.4s 时的动能相同？（4）哪段时间的加速度在减小？（5）哪段时间的势能在增大？
答案：（1）0.6s、1.2s、1.4s
（2）0.2s、1.0s、1.2s
（5）0～0.1s、0.3～0.5s、0.7～0.9s、1.1～1.3s
（4）0.1～0.3s、0.5～0.7s、0.9～1.1s、1.3～1.5s
（3）0、0.2s、0.6s、0.8s、1.0s、1.2s、1.4s
3、做简谐运动的物体经过A点时，加速度:的大小是2m/s2，方向指向B点；当它经过B点时，加速度的大小是3m/s2，方向指向A点。若AB之间的距离是10 cm，请确定它的平衡位置。
由F=-kx ，与牛顿第二定律F=ma可知，以AB方向为正
在A点：FA=-kxA =maA
在B点：FB=-kxB=maB
且A、B在平衡位置两侧，故xA -xB=10cm
【例1】(多选)如图所示，弹簧振子在光滑水平杆上的A、B之间做往复运动，下列说法正确的是A.弹簧振子运动过程中受重力、支持力和弹簧弹力的作用B.弹簧振子运动过程中受重力、支持力、弹簧弹力和回复力的作用C.振子由A向O运动过程中，回复力逐渐增大D.振子由O向B运动过程中，回复力的方向指向平衡位置
【针对训练1】如图所示，A、B两物体组成弹簧振子，在振动过程中，A、B始终保持相对静止．下图中能正确反映振动过程中A所受摩擦力Ff与振子的位移x关系的图像应为
(1)振子在振动过程中，下列说法中正确的是________.A.振子在平衡位置，动能最大，弹性势能最小B.振子在最大位移处，弹性势能最大，动能最小C.振子在向平衡位置运动时，由于振子振幅减小， 故总机械能减小D.在任意时刻，动能与弹性势能之和保持不变
【例2】如图所示，一水平弹簧振子在A、B间做简谐运动，平衡位置为O，已知振子的质量为M.
(2)若振子运动到B处时将一质量为m的物体放到M的上面，且m和M无相对滑动而一起运动，下列说法正确的是______.A.振幅不变 B.振幅减小C.最大动能不变 D.最大动能减小
【针对训练2】(多选)如图所示为某个弹簧振子做简谐运动的振动图像，由图像可知A．在0.1 s时，因为位移为零，所以振动能量为零B．在0.2 s时，振子具有最大势能C．在0.35 s时，振子具有的能量尚未达到最大值D．在0.3 s时，振子的动能最大
【例3】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，它以平衡位置O为对称中心在A、B之间振动，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，振子振动的能量不断增加
【针对训练3】如图所示为做简谐运动物体的振动图像，由图可知A.0～0.5 s时间内，物体的加速度从零变为正向最大B.0.5～1.0 s时间内，物体所受回复力从零变为正向最大C.1.0～1.5 s时间内，物体的速度从零变为正向最大D.1.5～2.0 s时间内，物体的动量从零变为正向最大