2.2 简谐振动的回复力和能量 课件-2021-2022学年高二上学期物理沪科版（2020）选择性必修第一册

第二章 机械振动 第二节 简谐振动的回复力和能量 选修系列 前文回顾 简谐振动 t /s x x1 A x2 T 2 改如何分析简谐运动之类的复杂运动呢？ 一、回复力 运动学 力学 牛顿运动定律 运 动 受力特点 力大小变化情况 与速度的方向关系 匀速直线运动 匀变速直线运动 匀变速曲线运动 匀速圆周运动 简谐运动 F合与v在一条直线上 F合与v方向有一夹角 F合与v方向始终垂直 ？？？ ？？？ 弹簧振子沿 x 轴做简谐运动，小球的位移与时间的关系，比我们以前学过的各类运动都要复杂。改如何分析呢？ 3 一、回复力 x x F F F F 所受的弹力总是指向平衡位置 情景：一弹簧振子在平衡位置O点向右运动 O A B C D x x F x x F 请归纳弹簧弹力有什么特点? 所受的合力总是和位移反向 请分析弹簧在不同位置的位移和受力情况。 4 一、回复力 x x F F F F O A B C D x x F x x F 使振子回到平衡位置的力。 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。 负号表示回复力方向始终与位移方向相反。 总是指向平衡位置。 1.定义: 2.来源： 3.大小: 4.方向: 5.回复力是按力的作用效果命名的 5 一、回复力 5.简谐运动的定义的两种表述： 1、x-t图像为正弦或者余弦曲线 如果质点所受的力与它偏离平衡位置的位移大小成正比，并且总是指向平衡位置，质点的运动就是简谐运动。即回复力满足 的运动就是简谐运动。 2、F-x 满足 的形式 对于最简单的水平弹簧振子，回复力一定是弹簧的弹力，k一定是弹簧的劲度系数 对一般的简谐运动，由于回复力不一定是弹簧的弹力，所以k不一定是劲度系数而是回复力与位移的比例系数。 注意： 6 一、回复力 如图，一弹簧上端固定，劲度系数为k，另一端挂一质量为m的小球，平衡位置时弹簧的形变量为x0，释放后小球做上下运动，弹簧此时没有超出弹性限度，小球的运动是简谐运动吗？其回复力是谁提供的？ 平衡位置时弹簧的形变量为x0， 则 mg=kx0 当小球向下运动到离平衡位置的距离是x时 此时弹力为：F弹=k(x0+x) 回复力：F回=mg-k(x0+x) 得F回=-kx 即小球的运