人教版 (2019)选择性必修 第一册简谐运动的回复力和能量一等奖教学课件ppt

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高中物理选择性必修第一册
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。
思考1:小球为什么会做往复运动?
思考2:小球的受力满足什么特点才会做这种运动呢？
所受合力总是指向平衡位置
1.定义:使振子回到平衡位置的力
2.来源：回复力可以是弹力,也可以是其它力(包括摩擦力);可以是某一个力，或几个力的合力,或者某个力的分力.
3.大小: F=-kx
“-” 表示回复力方向始终与位移方向相反.
4.方向: 总是指向平衡位置.
回复力是按力的作用效果命名的
注意：对一般的简谐运动，由于回复力不一定是弹簧的弹力，所以k不一定是劲度系数而是回复力与位移的比例系数。
简谐运动：如果物体在运动方向上所受的力与它偏离平衡位置的位移大小成正比，并且总是指向平衡位置,质点的运动就是简谐运动。
即回复力满足 F= -kx的运动就是简谐运动。
如图，一弹簧上端固定，劲度系数为k，另一端挂一质量为m的小球，平衡位置时弹簧的形变量为x0，释放后小球做上下运动，弹簧此时没有超出弹性限度，小球的运动是简谐运动吗？其回复力是谁提供的？
证明：平衡位置时弹簧的形变量为x0， 则 mg=kx0当小球向下运动到离平衡位置的距离是x时，回复力：F=mg-k(x0+x) 得F=-kx，即小球的运动是简谐运动。重力和弹力的合力提供回复力
判断物体是否做简谐运动的两种方法
1.x-t图像为正弦曲线
2.F-x 满足 F=-kx的形式
3.常用步骤：（1）找平衡位置 （2）找回复力 （3）找F=kx （4）找方向关系
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?
规律：每次经过同一位置处，x、F、a均相同，v大小相等，方向不一定相同。加速度大小和方向都随时间做周期性的变化。
简谐运动的能量与振幅有关，振幅越大，振动的能量越大。
势能与动能是标量，同一位置必相同，对称位置也必相同。
物体在做简谐运动时的Ek-t和Ep-t及E-t图像
1．瞬时性:a、F、x具有瞬时对应性
(1)关于平衡位置对称 (2)运动时间对称。
(1)若t2－t1＝nT，则t1、t2两时刻振动物体在同一位置，运动情况完全相同。(2)若t2－t1＝nT＋T/2，则t1、t2两时刻描述运动的物理量(x、F、a、v)大小均相等、方向相反(或均为零)。
回复力是使振子回到平衡位置的力，可以是弹力,也可以是其它力(包括摩擦力);可以是某一个力，或几个力的合力,或者某个力的分力.
AB．装有一定量液体的玻璃管受到重力和液体的浮力，所以玻璃管做简谐运动的回复力等于重力和浮力的合力，故A错误，B正确。C．结合简谐运动的特点可知，振动的周期与振幅无关，即该振动的周期与按压的深度无关，故C错误。