简谐运动的回复力和能量

人教版物理选修3-4学案:11.3简谐运动的回复力和能量
审核:高二物理组
寄语: 目光远大,目标明确的人往往非常自信,而自信与人生的成败息息相关!
学习目标:
1.知道振幅越大,振动的能量(总机械 能)越大;
2.对单摆,应能根据机械能守恒定律进行定量计算;
3.对水平的弹簧振子,应能定量地说明弹性势能与 动能的转化;
4.知道简谐运动的回复力特点及回复力的来源。
学习重点:
1.对简谐运动中能量转化和守恒的具体分析。
2.什么是阻尼振动。
学习难点:
1.关于简谐运动中能量的转化。
知识链接:
振幅定义:_________________________________________
振幅物理意义:表示_________的物理量。
2.取一个单摆,将其摆球拉到一定高度后释放,观察它的单摆摆动,请你概括现象:______________________________________________
3.实际振动的单摆为什么会运动,又为什么会停下来,今天我们就来学习这个问题。
新课学习来源:
一、简谐运 动的回复力
1. 弹簧振子振动 时,回复力与位移是什么关系?
根据胡克定律,弹簧振子的回复力与位移成正比,与位移方向相反
2.特点:F=-Kx
注:式中F为回复力;x为偏离平衡位置的位移;k是常数,对于弹簧振子,k是劲度系数,对于其它物体的简谐运动,k是别的常数;负号表示回复力与位移的方向总相反。
3.简谐运动:________________________________________________
___________________________________________________________
二.简谐运动的能量
  (1)水平弹簧振子在外力作用下把它拉伸,松手后所做的简谐运动。不计阻力。
  单摆的摆球被拉伸到某一位置后所做的简谐运动;如下图甲、乙所示
  

(B级)(2)试分析弹簧振子和单摆在振动中的能量转化情况,并填入表格。
AA O
OO B
B
位移s
速度v
回复力F
加速度a
动能
势能
总能
理论上可以证明,如果摩擦等阻力造成的损耗可以忽略,在弹簧振子运动的任意位置,系统的动能与势能之和都是一定的,这与机械能守恒定律相一致。
实际的运动都有一定的能量损耗,所以简谐运动是一种理想化的模型。
知识巩固:
(B级)1.一个在水平方向做简谐运动的弹簧振子的振动周期是0.025s,当振子从平衡位置开始向右 运动,在0.17s时刻,振子的 运动情况是( )
A.正在向左做减速运动 B.正在向右做加速运动
C.加速度正在减小 D.动能正在减小
(B级)2.做简谐运动的物体,每次经过同一位置时,都具有相同的( )
A.加速度 B.速度 C.位移 D.动能
(B级)3 .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.振子的速率逐渐减小 D.弹簧的弹性势能逐渐减小
(B级)4.一质点做简谐运动,其离开平衡位置的位移 与时间t的关系如图所示,由图可知( )
A.质点振动的频率为4
B.质点振动的振幅为2cm
C.在t=3s时刻,质点的速率最大
D.在t=4s 时刻,质点所受的合力为零
(C级)5.一质点在水平方向上做简谐运动。如图,是该质点在 内的振动图象,下列叙述中 正确的是( )
A.再过1s,该质点的位移为正的最大值
B.再过2s,该质点的瞬时速度为零
C.再过3s,该质点的加速度方向竖直向上
D.再过4s,该质点加速 度最大

反思小结:

11.3过关检测卡
审核:高二物理组
寄语: 目光远大,目标明确的人往往非常自信,而自信与人生的成败息息相关!
(B级)1.一质点做简谐运动时,其振动图象如图。由图可知,在t1和t2时刻,质点运动的( )
A. 位移相同 B.回复力大小相同
C.速度相同 D.加速度 相同
(B级)2.一个在水平方向做简谐运动的弹簧振子的振动周期是0.025s,当振子从平衡位置开始向右运动,在0.17s时刻,振子的运动情况是( )
A.正在向左做减速运动 B.正在向右做加速运动
C.加速度正在减小 D.动能正在减小