2022-2023年人教版(2019)新教材高中物理选择性必修1 第2章机械振动第3节简谐运动的回复力和能量课件

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简谐运动的回复力和能量思考：小球运动过程中经过O点时，受到的合力为多大？小球运动到O点右侧的P点时，受到的合力方向如何？与小球偏离平衡位置位移的方向相同还是相反？小球运动到O点左侧的Q点时，受到的合力方向如何？与小球偏离平衡位置位移的方向相同还是相反？小球受到的合力的效果是什么？PQ思考：弹簧振子在运动过程所受力的方向有什么特点？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。弹簧振子在运动过程所受力的大小有什么特点？小球所受的力与它偏离平衡位置位移的大小成正比概念：简谐运动： 如果质点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。例题： 弹簧振子竖直挂起来，小球静止后，将小球竖直向下拉开一段距离由静止释放，小球的运动是简谐运动吗？请证明你的结论。证明：平衡位置：mg=kx0 平衡位置时，弹簧伸长了x0。将小球再向下移动x，以竖直向下为正方向 合外力大小为：F合=k(x0+x)-mg=kx 合外力方向为：竖直向上因此合外力表达为： F回=-kx所以小球的运动为简谐运动例题：一圆柱体的木块浮在水面上，将木块向下压一段距离后释放，木块没有完全被水浸没。木块的运动是简谐运动吗？证明你的结论？证明：平衡位置：mg=F浮 平衡位置时，浮力F浮=ρ水g v水= ρ水gsh 将木块再向下移动x，以竖直向下为正方向 合外力大小为：F合=ρ水gs(h+x)-mg=ρ水gsx 合外力方向为：竖直向上因此合外力表达为： F回=-ρ水gsx所以木块的运动为简谐运动讨论1：增大正增大负减小正增大负最大正最大负零无最大负减小正减小负增大负减小负零无零无最大负零无讨论小球经运动过程中位移、受力、速度、加速度如何变化？以向右为正方向，小球向右经过O点为起始点。讨论增大负增大正减小负增大正最大负最大正零无最大正减小负减小正增大正减小正零无零无最大正零无讨论2：弹簧振子在运动过程中哪些能量参与转化？机械能守恒吗？为什么？什么位置弹性势能最大？什么位置动能最大？例题：如图所示，物体A置于物体B上，一轻质弹簧一端固定，另一端与B相连。在弹性限度范围内，A和B一起在光滑水平面上做往复运动(不计空气阻力)，并保持相对静止。则下列说法正确的是例题A、A和B均做简谐运动B、作用在A上的静摩擦力大小与弹簧的形变量成正比C、B对A的静摩擦力对A做功，而A对B的静摩擦力对B不做功D、B对A的静摩擦力始终对A做正功，而A对B的静摩擦力始终对B做负功练习1练习2 光滑圆弧面上有一个小球，把它从最低点移开一小段距离，放手后，小球以最低点为平衡位置左右振动。判定小球的振动是不是简谐运动？提示： 小球所受重力沿圆弧方向的切向分力提供回复力。