1、第十一章 机械振动第3节 简谐运动的回复力和能量【学习目标】1 .知道简谐运动的回复力特点及回复力的来源2 .知道振幅越大，振动的能量(总机械能)越大3 .掌握简谐运动的判断方法4 .理解简谐运动中各物理量的变化规律，会分析具体问题【重点难点】简谐运动的公式和图像 【预习案】【导学提示】通读教材，掌握简谐运动的回复力和能量。一、 简谐运动的回复力(1)简谐运动的回复力方向特点：总是指向 作用效果：把物体拉回到 回复力是根据力的 (选填“性质”或“效果”)命名的，可能由合力、某个力或某个力的分力提供表达式：F 即回复力与物体的位移大小成 ， 表明回复力与位移方向始终相反，k是一个常数，由振动系统
2、决定(2)简谐运动的动力学特征如果质点所受的力与它偏离平衡位置位移的大小成 ，并且总是指向 ，质点的运动就是简谐运动二、简谐运动的能量(1)振动系统的状态与能量的关系振子的速度与动能：速度不断变化，动能也 弹簧形变量与势能：弹簧形变量在不断变化，因而势能也在 (2)简谐运动的能量一般指振动系统的 振动的过程就是动能和势能互相转化的过程在最大位移处， 最大，动能为零在平衡位置处，动能 ，势能最小在简谐运动中，振动系统的机械能 (选填“守恒”或“减小”)，因此简谐运动是一种理想化的模型(3)决定能量大小的因素振动系统的机械能跟 有关，振幅越大，机械能就越大，振动越强一个确定的简谐运动是 振动【探究
3、案】【导学提示】通读教材，掌握回复力。一、对回复力的理解1. 回复力是一种新性质的力吗？ 2. 简谐运动的回复力有什么特点？例1、一质量为m的小球，通过一根轻质弹簧悬挂在天花板上，如图所示(1)小球在振动过程中的回复力实际上是_；(2)该小球的振动是否为简谐运动？例2、 若将弹簧下端固定，上端连接一个小球由平衡的位置下压弹簧一段距离后释放，小球的运动是否为简谐运动？二、简谐运动中各个物理量的变化规律 1. 在简谐运动中，位移的含意是什么？2. 做简谐运动的物体，在动能和势能相互转化的过程中，总能量守恒吗？振子以O点为平衡位置做简谐运动，如图所示：各物理量的变化规律为：振子的运动AOOAAOOA
4、位移方向大小回复力方向大小加速度方向大小速度方向大小振子的动能弹簧的势能系统总能量例3、一质点做简谐运动的图象如图所示，则该质点()A在0.015 s时，速度和加速度都为x方向B在0.01 s0. 03 s内，速度与加速度先反方向后同方向，且速度是先减小后增大，加速度是先增大后减小C在第八个0.01 s内，速度与位移方向相同，且都在不断增大D在每1 s内，回复力的瞬时功率有100次为零例4 如图所示，一弹簧振子在光滑水平面A、B间做简谐运动，平衡位置为O，已知振子的质量为M. (1)简谐运动的能量取决于_，本题中物体振动时_和_相互转化，总_守恒(2)振子在振动过程中有以下说法，正确的是()A
5、振子在平衡位置，动能最大，势能最小B振子在最大位移处，势能最大，动能最小C振子在向平衡位置振动时，由于振子振幅减小，故总机械能减小D在任意时刻，动能与势能之和保持不变【训练案】1、判断 (1)回复力的方向总是与位移的方向相反( )(2)回复力的方向总是与速度的方向相反( )(3)回复力的方向总是与加速度的方向相反( )(4)简谐运动是一种理想化的振动( )(5)弹簧振子位移最大时，加速度也最大( )(36弹簧振子位移最大时，势能也最大( )2、如图所示，一弹簧振子在B、C间做简谐运动，平衡位置为O，振幅为A，已知振子的质量为M.若振子运动到C处时，将一质量为m的物体放到M的上面，m和M一起运动
6、且无相对滑动，下列叙述正确的是()A振幅不变B振幅减小C最大动能不变 D最大动能减小3 .如图所示，能正确反映做简谐运动的物体所受回复力与位移关系的图象是() 4.弹簧振子在光滑水平面上做简谐运动，在振子向平衡位置运动的过程中()A振子所受的回复力逐渐增大 B振子的位移逐渐增大C振子的速度逐渐减小 D振子的加速度逐渐减小 5 .如图所示为某一质点的振动图象，|x1|x2|，由图可知，在t1和t2两个时刻，质点振动的速度v1、v2与加速度a1、a2的关系为()Av1v2，方向相同Bv1a2，方向相同Da1a2，方向相反 6 .做简谐运动的弹簧振子，振子质量为m，最大速度为v，则下列说法中正确的是()A从某时刻算起，在半个周期的时间内，回复力做的功一定为零B从某时刻算起，在半个周期的时间内，回复力做的功可能是零到mv2之间的某一个值C从某时刻算起，在半个周期的时间内，速度变化量一定为零D从某时刻算起，在半个周期的时间内，速度变化量的大小可能是零到2v之间的某一个值 7.如图一轻弹簧一端固定，另一端连接一物块构成弹簧振子，该物块是由a、b两个小物块粘在一起组成的物块在光滑水平面上左右振动，振幅为A0.当物块向右通过平衡位置时，a、b之间的粘胶脱开；以后小物块a振动的振幅为A，则A_A0(填“”、“”或“”)