高中物理 第十一章 機械振動 3 簡諧運動的回復力和能量預習導航 新人教版選修3-41

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簡諧運動的回復力和能量 預習導航 1．理解回復力的概念。 2．會用動力學的知識，分析簡諧運動中位移、速度、回復力和加速度的變化規(guī)律。 3．會用能量守恒的觀點，分析水平彈簧振子中動能、勢能、總能量的變化規(guī)律。 日常生活中經常會遇到機械振動的情況：機器的振動、橋梁的振動、樹枝的搖動、樂器的發(fā)聲等，它們的振動比較復雜，但這些復雜的振動都是由簡單的振動組成的，那么最基本、最簡單的機械振動是什么呢？這種最簡單、最基本的機械振動的振子受到的力有什么特點呢？ 提示：如圖所示，最基本、最簡單的機械振動是簡諧運動，簡諧運動的物體受到的力是周期性變化的。 1．簡諧運動的回復力 (1)簡諧運動的動力學定義：如果______所受的力與它偏離平衡位置位移的大小成______，并且總是指向________，質點的運動就是簡諧運動。 (2)回復力的方向跟振子偏離平衡位置的位移方向______，總是指向__________，它的作用是使振子能夠______平衡位置。 (3)表達式：__________，即回復力與物體的位移大小成正比，負號表明____________，k是常數。對于彈簧振子，k為彈簧的__________。 2．簡諧運動的能量 (1)振子的速度與動能：______不斷變化，______也在不斷變化。 (2)彈簧形變量與勢能：彈簧形變量在______，因而勢能也在______。 (3)簡諧運動過程是一個動能和勢能不斷變化的過程，在任意時刻振動物體的總機械能不變。在平衡位置處，動能_______，勢能________；在最大位移處，勢能________，動能______。振動的機械能與______有關，振幅______，機械能就________。 (4)實際的運動都有一定的能量損耗，所以簡諧運動是一種理想化的模型。 思考：彈簧振子在振動過程中動能與勢能相互轉化，振子的位移x、回復力F、加速度a、速度v四個物理量中有哪幾個與動能的變化步調一致？ 答案：1．(1)質點　正比　平衡位置 (2)相反　平衡位置　回到 (3)F＝－kx　回復力與位移方向始終相反　勁度系數 2．(1)速度　動能 (2)變化　變化 (3)最大　最小　最大　最小　振幅　越大　越大 思考 提示：只有速度v。