高中物理 1.2简谐运动的力和能量特征同步素材（1） 粤教选修3-4.doc

《高中物理 1.2简谐运动的力和能量特征同步素材（1） 粤教选修3-4.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、1.2简谐运动的力和能量特征学习过程（一）．简谐运动的回复力　　1.定义：使振子回到平衡位置的力　　2.特点：按效果命名的力　　3.来源：只能是某个力、某个力的分力或者某几个力的合力来充当　　4.方向：始终指向平衡位置(注意：拍篮球不是简谐运动)（二）．简谐运动的特点　　1.动力学特点：　　2.运动学特点：　　3.各物理量的变化　　　　　　　　　　　　　　　　　　AA到OOO到BB位移大小最大减小0增大最大速度大小0增大最大减小0回复力大小最大减小0增大最大加速度大小最大减小0增大最大动能0增大最大减小0势能最大减小0增大最大机械能不变不变

2、不变不变不变①位移、回复力、加速度、势能大小变化趋势相同　　②速度、动能大小变化趋势相同　　③动能与势能的和不变　　若考虑矢量的方向则：　　②
复力、加速度与位移的方向总相反　　②从位移最大回到平衡位置过程中，速度与加速度同向　　③从平衡位置到最大位移过程中，速度与加速度反向5用心爱心专心（三）．简谐运动的能量　　对弹簧振子而言，在振动过程中只有动能和弹簧的弹性势能之间的相互转化，如下式任意时刻弹簧振子振动的总能量：　　　　　　可见，对弹簧振子机械能守恒，总能量不变，总等于弹簧伸长最长或压缩最短时弹簧的弹性势能。　　实际的运动都有能量损耗，

3、简谐运动是忽略摩擦与介质阻力等的条件下成立的。因此简谐运动是一种理想化模型运动。（四）．竖直方向的弹簧振子的回复力　　弹簧下挂一个物块，O的位置为合力为零的位置，弹簧拉力与物块重力相等，设弹簧伸长量为，　　设物块运动到平衡位置下距O为的位置：　　　　又因为合力方向与位移方向相反，所以在O点下方满足　　设物块运动到平衡位置上距O为的位置：　　　　又因为合力方向与位移方向相反，所以在O点上方满足　　　　　　　　　　　　　　　　　因此竖直方向的弹簧振子回复力大小与位移大小成正比，方向总与位移方向相反，因此做的也为简谐运动。实例分析　　1、弹簧振子

4、做简谐运动，从某一位置开始计时（t=0），经过5用心爱心专心周期，振子具有正方向最大加速度，在下图中正确反映振子振动情况的是：　　　　　　　　　　　　（A）　　　　　　　（B）　　　　　　　（C）　　　　　　　　（D）　　分析：根据题意可知，t=时，振子的加速度a=kA，则x=-A。所以，正确的选项为（A）。　　2、如图所示，为同一实验室中两个单摆的振动图象，从图中可知，两摆的　　（A）摆长相等　　（B）振幅相等　　（C）摆球质量相等　　（D）摆球同时改变速度方向　　　　　　　　　　　　　　　　　分析：从图中可以看出两单摆振幅不等，周期相等

5、。两单摆在同一实验室振动，则g相同，由T=2可知，它们的摆长相等。又因为单摆的周期跟摆球的质量无关，所以这两个摆球的质量关系不定。从x-t图中分析两摆球各时刻的速度方向可知，它们的振动步调不一致，并非同时改变速度方向。所以正确的选项为（A）。　　3、弹簧振子以O点为平衡位置做简谐运动。从O点开始计时，振子第一次到达M点时用了0.3s，又经过0.2s第二次通过M点，则振子第三次通过M点还要经过的时间可能是：　　（A）s　　　　　（B）s　　　　　（C）1.4s　　　　　5用心爱心专心(D)1.6s　　分析：由振动图象分析，有两种可能性。　　（

6、1）如图所示，　　　　　　　　　　　　　　　三次通过M点的时刻为0.3s、0.5s和t3。　　t1=(0.5+0.3)s=0.8s　　t2=2t1=1.6s　　t3=t2+0.3s=1.9s　　所以，t3-0.5s=1.4s。　　（2）如图所示：　　　　　　　　　　　　　　三次通过M点的时刻为0.3s、0.5s和t3。　　t2=0.3×2s+(0.5-0.3)s=0.8s　　t1=t2=s　　t3=t2+(0.3s-t1)=0.8s+0.3s-s=0.8s+s　　所以，t3-0.5s=0.8s+s-0.5s=s.　　综合上述两种情况可知，正

7、确的选项为（A）、（C）。巩固练习　　1.一个物体做简谐运动，在24秒内共完成30次全振动，它的振动周期是_______振动频率是______。　　2.弹簧振子从平衡位置拉开4厘米后放手让它振动，振动的频率是2赫兹，则弹簧振子的振幅为______厘米，1秒内振子通过的路程为________厘米。　　3．弹簧振子每通过一个同一位置时，下列物理量中一定相同的是（）。　　(A)位移　　　　(B)速度　　　　　(C)加速度　　　　　(D)回复力　　4．做简谐运动的弹簧振子，其质量为m，最大速率为v，则下列说法中正确的是（）　　(A)5用心爱心专心从

8、某时刻算起，在半个周期的时间内，弹力做的功一定为零；　　(B)从某时刻算起，在半个周期的时间内，弹力做的功可能是零到mv2/2之间的某一个值；　　(C)从某时刻算起，在半个周期的