简谐振动弹簧振子专业知识讲座.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不当之处，请联系本人或网站删除。,复习,物体的位移与时间的关系遵从,正弦函数,的规律（即它的振动图像是一条正弦曲线）的振动叫,简谐运动,。,机械能守恒定律：,1,动能,和,势能,统称为机械能：EEkEp,2在只有重力做功的情形下，物体的动能和重力势能发生相互转化，但机械能的总量保持不变这个结论叫做机械能守恒定律,做简谐运动的小球，其,位移,是指,平衡位置,指向,振子所在位置,的有向线段。,思考与讨论,O,A,B,O,A,B,C,D,O,A,B,C,D,物体做简谐运动时，所受的合力有什么特点？,O,A,B,C,D,X,X,F,F,一、简谐运动的回复力,弹簧振子所受的合力F与,振子位移X的大小,成,正比,，且合力F的方向总是与,位移X的方向相反,。,式中K为弹簧的劲度系数,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:,2.特点:,按力的,作用效果,命名,方向始终指向平衡位置,回复力为0的位置就是平衡位置,使振子回到平衡位置的力,一、简谐运动的回复力,回复力可以是,合外力,，其不单纯是指某一个力,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.简谐运动的动力学特点,5.简谐运动的运动学特点,一、简谐运动的回复力,二,、,简谐运动中的各个物理量变化规律,X,v,F、a,动能,势能,A,A-O,O,O-B,B,向左最大,向左,减小,向,右,最大,向,右,最大,0,向右最大,向右增大,向右减小,0,0,向右增大,向右减小,向,左,增大,0,向左最大,0,增大,最大,减小,0,最大,减小,0,增大,最大,O,A,B,简谐运动的加速度大小和方向都随时间做周期性的变化，所以,二,、,简谐运动中的各个物理量变化规律,（1）当物体从,最大位移处向平衡位置,运动时，由于,v与a的方向一致,，物体做,加速度越来越小的加速运动,。,（2）当物体从,平衡位置向最大位移,处运动时，由于,v与a的方向相反,，物体做,加速度越来越大的减速运动,。,简谐运动是变加速运动,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,。,三、简谐运动的能量,试画出物体在做简谐运动时的E,k,-t和E,p,-t及E-t图象,t,E,0,机械能,势能,动能,A,B,O,结论：,总机械能=任意位置的动能+势能=平衡位置的动能=振幅位置的势能,判断物体是否做简谐运动的方法：,（2）根据回复力的规律,F=-kx,去判断,（1）根据物体的振动图像去判断,做简谐运动的物体，当位移为负值时，以下说法正确的是（）,B,课 堂 练 习,A速度一定为正值，加速度一定为正值,B速度不一定为正值，但加速度一定为正值,C速度一定为负值，加速度一定为正值,D速度不一定为负值，加速度一定为负值,在简谐运动中，振子每次经过同一位置时，下列各组中描述振动的物理量总是相同的是（）,A速度、加速度、动能,B加速度、回复力和位移,C加速度、动能和位移,D位移、动能、回复力,BCD,课 堂 练 习,当一弹簧振子在竖直方向上做简谐运动时，下列说法正确的（）,CD,课 堂 练 习,A振子在振动过程中，速度相同时，弹簧的长度一定相等,B振子从最低点向平衡位置运动过程中，弹簧弹力始终做负功,C振子在振动过程中的回复力由弹簧的弹力和振子的重力的合力提供,D振子在振动过程中，系统的机械能一定守恒,关于弹簧振子做简谐运动时的能量，下列说法正确的有（）,ABC,课 堂 练 习,A等于在平衡位置时振子的动能,B等于在最大位移时弹簧的弹性势能,C等于任意时刻振子动能与弹簧弹性势能之和,D位移越大振动能量也越大,如图是质点做简谐振动的图像，由此可知（）,At=0时，质点的位移、速度均为零,Bt=1s时，质点的位移为正向最大，速度为零，加速度为负向最大,Ct=2s时，质点的位移为零，速度为负向最大值，加速度为零,D质点的振幅为5cm，周期为2s,BC,课 堂 练 习,弹簧振子作简谐运动时，以下说法正确的是（）,A振子通过平衡位置时，回复力一定为零,B振子做减速运动，加速度却在增大,C振子向平衡位置运动时，加速度方向与速度方向相反,D振子远离平衡位置运动时，加速度方向与速度方向相反,ABD,课 堂 练 习,如图所示，是一弹簧振子，设向右方向为正，O为平衡位置，则（）,AAO位移为负值，速度为正值,BOB时，位移为正值，加速度为负值,CBO时，位移为负值，速度为负值,DOA时，位移为负值，加速度为正值,A,B,O,ABD,课 堂 练 习,一个弹簧振子在光滑的水平面上做简谐运动,其中有两个时刻弹簧振子的弹力大小相等,但方向相反,则这两个时刻振子的（）A速度一定大小相等,方向相反,B加速度一定大小相等,方向相反,C位移一定大小相等,但方向不一定相反,D以上三项都不一定大小相等方向相反,B,课 堂 练 习,