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高中物理 第十一章 机械振动 3 简谐运动的回复力和能量预习导航 新人教版选修34

简谐运动的回复力和能量

预习导航

1.理解回复力的概念。

2.会用动力学的知识,分析简谐运动中位移、速度、回复力和加速度的变化规律。

3.会用能量守恒的观点,分析水平弹簧振子中动能、势能、总能量的变化规律。

日常生活中经常会遇到机械振动的情况:机器的振动、桥梁的振动、树枝的摇动、乐器的发声等,它们的振动比较复杂,但这些复杂的振动都是由简单的振动组成的,那么最基本、最简单的机械振动是什么呢?这种最简单、最基本的机械振动的振子受到的力有什么特点呢?

提示:如图所示,最基本、最简单的机械振动是简谐运动,简谐运动的物体受到的力是周期性变化的。

高中物理 第十一章 机械振动 3 简谐运动的回复力和能量预习导航 新人教版选修34

1.简谐运动的回复力

(1)简谐运动的动力学定义:如果______所受的力与它偏离平衡位置位移的大小成______,并且总是指向________,质点的运动就是简谐运动。

(2)回复力的方向跟振子偏离平衡位置的位移方向______,总是指向__________,它的作用是使振子能够______平衡位置。

(3)表达式:__________,即回复力与物体的位移大小成正比,负号表明____________,k是常数。对于弹簧振子,k为弹簧的__________。

2.简谐运动的能量

(1)振子的速度与动能:______不断变化,______也在不断变化。

(2)弹簧形变量与势能:弹簧形变量在______,因而势能也在______。

(3)简谐运动过程是一个动能和势能不断变化的过程,在任意时刻振动物体的总机械能不变。在平衡位置处,动能_______,势能________;在最大位移处,势能________,动能______。振动的机械能与______有关,振幅______,机械能就________。

(4)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。

思考:弹簧振子在振动过程中动能与势能相互转化,振子的位移x、回复力F、加速度a、速度v四个物理量中有哪几个与动能的变化步调一致?

答案:1.(1)质点正比平衡位置

(2)相反平衡位置回到

(3)F=-kx回复力与位移方向始终相反劲度系数

2.(1)速度动能

(2)变化变化

(3)最大最小最大最小振幅越大越大

思考

提示:只有速度v。