2.3简谐运动的回复力和能量 课件-2021-2022学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册

新人教版 选择性必修一 第二章 机械振动 2.3简谐运动的回复力和能量 1 思考1:弹簧振子为什么会做往复运动? 思考2:它的受力有什么特点? 存在力，惯性 总是指向平衡位置 一、简谐运动的回复力 1、定义： 振动物体偏离平衡位置后，使振子回到平衡位置的力。 2、特点: 按力的作用效果命名(效果力) 3、回复力来源：振动方向上的合外力(指向平衡位置的合力) 回复力可以是弹力,也可以是其它力(包括摩擦力)；可以是某一个力，或几个力的合力,或者某个力的分力. 质点所受的回复力与它偏离平衡位置的位移大小成正比，并且始终指向平衡位置（即与位移方向总相反）。 4、简谐运动的动力学特点： 5、简谐运动的运动学特点： k----比例系数，负号表示回复力F方向与位移x方向相反 F= - kx x ----振子离开平衡位置的位移,简称位移 6、简谐运动的判断方法： （1）简谐运动的位移关系式： （2）动力学定义： 证明步骤： ①找平衡位置0; ②找回复力F ; ③找F、x大小关系; ④找F、x方向关系. 规定向下为正方向 平衡位置: 振子受的回复力 此时弹簧振子的回复力是弹簧的弹力吗？ 回复力不一定是弹力可能是几个力的合力。 振子在C点受到的弹力为: 解析： 例1、证明:竖直悬挂的弹簧振子做简谐运动 例2、如图所示,质量为m1的物体A放置在质量为m2的物体B上,B与弹簧相连,它们一起在光滑水平面上做简谐运动,振动过程中A、B之间无相对运动,设弹簧劲度系数为k,当物体离开平衡位置的位移为x时,A、B间摩擦力的大小等于(　　) D 解析：A、B相对静止,一起在弹簧作用下做简谐运动,当位移是x时,其回复力大小为kx,但kx并不是A物体的回复力,也不是B物体的回复力,是系统的。 A物体随B一起做简谐运动的回复力就是B对A的摩擦力,从这里可以看出,静摩擦力也可以提供回复力。A物体的加速度就是B物体的加速度,也是整体的加速度。 当物体离开平衡位置的位移为x时,回复力(即弹簧弹力)的大小为kx,以整体为研究对象,此时A与B具有相同的加速度,根据牛顿第二定律 以A为研究对象,使其产生加速度的力即为B对A的静摩擦力F,由牛顿第二定律可得 位 置 A A→O O O→B B 位移大小 速度大小 回复力大小 加速度大小 动 能 势 能 最 大