《新设计物理选修3-4人教浙江专用课件：第十一章 机械振动 第3课时》由会员分享，可在线阅读，更多相关《新设计物理选修3-4人教浙江专用课件：第十一章 机械振动 第3课时（20页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、课堂自测课堂导学 第3课时课时 简谐简谐 运动动的回复力和能量 课堂自测课堂导学 研究选考 把握考情 知识识 内容 简谐简谐 运动动的回复力和能量 考试试要求 加试试b 教学 要求 1 知道弹弹簧振子中小球的受力特点 2 知道简谐简谐 运动动的回复力及其表达式 3 知道简谐简谐 运动动是一种理想化的振动动 4 会定性分析位移 速度 加速度 回复力 动动能 势势能及机械能的变变化情 况 说说明 1 不要求定量讨论讨论 速度和加速度的变变化 2 不要求根据简谐简谐 运动动回复力的表达式证证明物体做简谐简谐 运动动 课堂自测课堂导学 知识点一 简谐运动的回复力 基 础 梳 理 1 简谐简谐 运动动的
2、动动力学定义义 如果 所受的力与它偏离平衡位置位移的大小成 并且总总是指向 质质点的运动动就是简谐简谐 运动动 2 回复力 由于力的方向总总是指向 它的作用总总是要把物体拉回到 所以通常把这这个力称为为回复力 3 简谐简谐 运动动的回复力与位移的关系 F 式中k是 质质点 正比平衡位置 平衡位置 平衡位置 kx比例系数 课堂自测课堂导学 1 对对回复力的理解 1 回复力是指将振动动物体拉回到平衡位置的力 它可以是物体所受的合外力 也 可以是一个力或某一个力的分力 而不是一种新的性质质力 2 简谐简谐 运动动的回复力 F kx k是比例系数 并非弹弹簧的劲劲度系数 水平弹弹簧振子中k为弹为弹 簧
3、的劲劲度系数 其 值值由振动动系统统决定 与振幅无关 号表示回复力的方向与偏离平衡位置的位移的方向相反 x是指物体对对平衡位置的位移 不一定是弹弹簧的伸长长量或压缩压缩 量 回复力的作用总总是把物体拉向平衡位置 要 点 精 讲 课堂自测课堂导学 2 简谐简谐 运动动的加速度 课堂自测课堂导学 例1 如图图1所示 弹弹簧振子在光滑水平杆上的A B之间间做往复运动动 下列说说法正 确的是 A 弹弹簧振子运动过动过 程中受重力 支持力和弹弹簧弹弹力的作用 B 弹弹簧振子运动过动过 程中受重力 支持力 弹弹簧弹弹力和回复力的作用 C 振子由A向O运动过动过 程中 回复力逐渐渐增大 D 振子由O向B运动
4、过动过 程中 回复力的方向指向平衡位置 图图1 课堂自测课堂导学 解析 回复力是根据效果命名的力 不是做简谐简谐 运动动的物体受到的具体的力 它 是由物体受到的具体的力所提供的 在此情景中弹弹簧的弹弹力充当回复力 故A正确 B错误错误 回复力与位移的大小成正比 由A向O运动过动过 程中位移的大小在减小 故此过过程回复力逐渐渐减小 C错误错误 回复力总总是指向平衡位置 故D正确 答案 AD 课堂自测课堂导学 知识点二 简谐运动的能量 1 如果摩擦力等阻力造成的损损耗可以忽略 在弹弹簧振子运动动的任意位置 系统统的 动动能与势势能之和都是 的 2 简谐简谐 运动动是一种 的模型 3 简谐简谐 运动
5、动的机械能由振幅决定 对对同一振动动系统统来说说 振幅越大 振动动的能量越大 如果没有能量损损耗 振幅 保持不变变 它将永不停息地振动动下去 因此简谐简谐 运动动又称等幅振动动 基 础 梳 理 一定 理想化 课堂自测课堂导学 即 学 即 练 如图图2所示 一弹弹簧振子在A B间间做简谐简谐 运动动 平衡位置为为O 已知振子的质质量为为 M 图图2 1 简谐简谐 运动动的能量取决于 物体振动时动动时动 能和 能相互转转化 总总 机械能 课堂自测课堂导学 2 振子在振动过动过 程中 下列说说法中正确是 A 振子在平衡位置 动动能最大 势势能最小 B 振子在最大位移处处 势势能最大 动动能最小 C
6、振子在向平衡位置运动时动时 由于振子振幅减小 故总总机械能减小 D 在任意时时刻 动动能与势势能之和保持不变变 3 若振子运动动到B处时处时 将一质质量为为m的物体放到M的上面 m与M无相对对滑动动而一 起运动动 下列说说法正确的是 A 振幅不变变 B 振幅减小 C 最大动动能不变变 D 最大动动能减小 课堂自测课堂导学 解析 1 简谐简谐 运动动的能量取决于振幅 物体振动时动动时动 能和弹弹性势势能相互转转化 总总机械能守恒 2 振子在平衡位置两侧侧往复运动动 在最大位移处处速度为为零 动动能为为零 此时弹时弹 簧 的形变变最大 势势能最大 所以B正确 在任意时时刻只有弹弹簧的弹弹力做功 所
7、以机 械能守恒 D正确 到平衡位置处处速度达到最大 动动能最大 势势能最小 所以A正 确 振幅的大小与振子的位置无关 所以C错误错误 3 振子运动动到B点时时速度恰为为零 此时时放上m 系统统的总总能量即为为此时弹时弹 簧储储存 的弹弹性势势能 由于简谐简谐 运动动中机械能守恒 所以振幅保持不变变 因此选项选项 A正确 B错误错误 由于机械能守恒 最大动动能不变变 所以选项选项 C正确 D错误错误 答案 1 振幅 弹弹性势势 守恒 2 ABD 3 AC 课堂自测课堂导学 知识点三 简谐运动中各物理量的变化情况 如图图3所示的弹弹簧振子 要 点 精 讲 图图3 课堂自测课堂导学 位置AA OOO
8、 BB 位移的大小最大 0 最大 速度的大小0 最大 0 动动能0 最大 0 势势能最大 最小 最大 总总能不变变不变变不变变不变变不变变 课堂自测课堂导学 例2 如图图4所示是某一质质点做简谐简谐 运动动的图图象 下列说说法正确的是 A 在第1 s内 质质点速度逐渐渐增大 B 在第1 s内 质质点加速度逐渐渐增大 C 在第1 s内 质质点的回复力逐渐渐增大 D 在第4 s内 质质点的动动能逐渐渐增大 势势能逐渐渐减小 机械能保持不变变 图图4 解析 在第1 s内 质质点由平衡位置向正向最大位移处处运动动 速度减小 位移增大 回 复力和加速度都增大 在第4 s内 质质点由负负向最大位移处处向平
9、衡位置运动动 速度增大 位移减小 动动能增大 势势能减小 但机械能守恒 答案 BCD 课堂自测课堂导学 1 公路上匀速行驶驶的货车货车 受到扰动扰动 车车上货货物随车厢车厢 底板上下 振动动但不脱离底板 一段时间时间 内货货物在竖竖直方向的振动动可视视 为简谐为简谐 运动动 周期为为T 取竖竖直向上为为正方向 以某时时刻作 为计时为计时 起点 即t 0 其振动图动图 象如图图5所示 则则 图图5 课堂自测课堂导学 答案 C 课堂自测课堂导学 2 沿水平方向振动动的弹弹簧振子在做简谐简谐 运动动的过过程中 下列说说法正确的是 A 在平衡位置 它的机械能最大 B 在最大位移处处 它的弹弹性势势能最
10、大 C 从平衡位置向最大位移处处运动过动过 程中 它的弹弹性势势能减小 D 从最大位移处处向平衡位置运动动的过过程中 它的机械能减小 解析 弹弹簧振子在振动过动过 程中机械能守恒 故A D错误错误 位移越大 弹弹簧的形 变变量越大 弹弹性势势能越大 故B正确 C错误错误 答案 B 课堂自测课堂导学 3 把一个小球套在光滑细细杆上 球与轻弹轻弹 簧相连组连组 成弹弹簧振 子 小球沿杆在水平方向做简谐简谐 运动动 它围绕围绕 平衡位置O 在A B间间振动动 如图图6所示 下列结论结论 正确的是 A 小球在O位置时时 动动能最大 加速度最小 B 小球在A B位置时时 动动能最大 加速度最大 C 小球
11、从A经经O到B的过过程中 回复力一直做正功 D 小球从B到O的过过程中 振动动的能量不断增加 解析 小球在平衡位置时动时动 能最大 加速度为为零 因此A选项选项 正确 小球靠近平 衡位置时时 回复力做正功 远远离平衡位置时时 回复力做负负功 振动过动过 程中总总能量 不变变 因此选项选项 B C D错误错误 答案 A 图图6 课堂自测课堂导学 4 如图图7为为一水平弹弹簧振子的振动图动图 象 由图图可知 A 在t1时时刻 振子的动动能最大 所受的弹弹力最大 B 在t2时时刻 振子的动动能最大 所受的弹弹力最小 C 在t3时时刻 振子的动动能最大 所受的弹弹力最小 D 在t4时时刻 振子的动动能最大 所受的弹弹力最大 解析 t2和t4是在平衡位置处处 t1和t3是在最大位移处处 根据弹弹簧振子振动动的特征 弹弹簧振子在平衡位置时时的速度最大 加速度为为零 即弹弹力为为零 在最大位移处处 速度为为零 加速度最大 即弹弹力为为最大 所以B项项正确 答案 B 图图7
