内容正文:
3 简谐运动的回复力和能量
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一、简谐运动的回复力
1.回复力
振动物体受到的总能使其回到平衡位置的力称为回复力。
2.回复力的效果
能使物体回到平衡位置。
3.简谐运动回复力表达式
F=-kx
4.简谐运动的动力学特征
如果物体在运动方向上所受的力与它偏离平衡位置位移的大小成 ,并且总是指向 ,物体的运动就是简谐运动。
正比
平衡位置
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二、简谐运动的能量
1.振动系统的能量
(1)振动的能量一般指振动系统的机械能,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, 为零;在平衡位置处, 最大, 最小。
(2)简谐运动是一种理想化模型,振动系统的机械能守恒。
2.决定振动的机械能大小的因素
振动系统的机械能跟振幅有关,振幅越 ,机械能就越 。
势能
动能
动能
势能
大
大
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1.正误判断
(1)回复力是按性质命名的力。( )
(2)弹簧振子在运动过程中机械能守恒。( )
(3)简谐运动过程中没有机械能损耗。( )
(4)回复力是一个单独的力,是一种新的性质力。( )
×
解析:回复力是按效果命名的力。
√
√
×
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2.(多选)如图所示,弹簧振子在光滑水平杆上的A、B之间做往复运动,下列说法正确的是( )
A.弹簧振子运动过程中受重力、支持力和弹簧弹力的作用
B.弹簧振子运动过程中受重力、支持力、弹簧弹力和回复力作用
C.振子由A向O运动过程中,回复力增大
D.振子由O向B运动过程中,动能减小、势能增大
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答案:A D
解析:回复力是根据效果命名的力,不是做简谐运动的物体受到的具体的力,它是由物体受到的具体的力所提供的,在此情景中弹簧的弹力充当回复力,故A项正确,B项错误;回复力与位移的大小成正比,由A向O运动过程中位移的大小在减小,故此过程回复力逐渐减小,C项错误;振子由O向B运动过程中,位移增大,势能增大;速度减小,动能减小。故D项正确。
问题一
问题二
问题三
问题四
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对回复力和加速度的理解
情境探究
右图为水平弹簧振子的模型,则:
(1)振子在运动过程中所受的合力有什么特点?
(2)振子所受的合力产生了什么效果?
要点提示:(1)振子所受的合力总是指向平衡位置。
(2