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做圆周运动的物体总是围着中心转而不 是沿直线飞 出去,因为它受到了特殊力( 向心力)的作用做简谐 运动的物体总是以平衡位置为中 心往复振动它的受力又有何“与众不同”之处呢?1在简谐 运动中,物体所受的力是 力,因此简谐 运动是运动2回复力是根据力的(选填“性质 ”或“效果”)命名的,可能由合力、 或某个力的分力提供表达式:F.即回复力与物体的位 移大小成,表明回复力 与位移方向始终相反,k是一个常数,由 振动系统决定变加速变效果某一个力kx正比负号3简谐 运动的能量一般指振动系统的 振动的过程就是和互 相转化的过程振动系统的机械能跟 有关,越大,机械能就越大, 振动越强一个确定的简谐 运动是 振动机械能动能势能振幅振幅等幅(1)回复力是指将振动的物体拉回到平衡位 置的力,是按照力的作用效果来命名的, 分析物体的受力时,不分析回复力(2)回复力可以由某一个力提供(如弹力、 摩擦力等),也可能是几个力的合力,还 可能是某一力的分力,归纳 起来回复力一 定等于物体在振动方向上所受的合力(3)简谐 运动的回复力:Fkx.由Fkx知,简谐 运动的回复力大小 与振子的位移大小成正比,回复力的方向 与位移的方向相反,即回复力的方向总是 指向平衡位置公式Fkx中k指的是回复力与位移间 的比例系数,而不一定是弹簧的劲度系数 ,系数k由振动系统自身决定做简谐 运动的物体所受的回复力与其位移 之间应 遵从Fkx关系如果是一个水 平弹簧振子,如何选定坐标原点和正方向 才能简单 地推出其所受回复力与位移的关 系?试推之答案:将平衡位置定为坐标原点,弹簧伸 长方向为正方向如图,将振子沿x正方 向拉离平衡位置x,则回复力大小:Fkx. 由图知F与x方向相反,有:Fkx,这 就从动力学的角度证明了弹簧振子的振动 为简谐运动.(1)简谐 运动是一个能量转化的过程,如 果没有外界阻力存在,在动能与势能转化 的过程中,机械能守恒(2)振动系统的机械能跟振幅有关,振幅 越大,振动越强,振动的机械能越大;振 幅越小,振动越弱,振动的机械能越小(3)对简谐 运动能量的认识 :决定因素:对于一个确定的振动系统, 简谐 运动的能量由振幅决定,振幅越大, 系统的能量越大能量获得:开始振动系统的能量是通 过外力做功由其他形式的能转化成的能量转化:当振动系统自由振动后, 如果不考虑阻力作用,系统只发生动能 和势能的相互转化,机械能守恒理想化模型:a.从力的角度分析,简谐 运动没考虑摩擦阻力b.从能量转化角 特别提醒:因为动能和势能是标量,所以:(1)在振动的一个周期内,动能和势能间完 成两次周期性变化,经过平衡位置时动能 最大,势能最小;经过最大位移处时,势 能最大,动能最小;(2)振子运动经过平衡位置两侧的对称点时 ,具有相等的动能和相等的势能(2009盐城高二检测 )做简谐 运动的物体 每次通过平衡位置时,下列说法正确的是( )A位移为零,动能为零B动能最大,势能最小C速率最大,回复力不为零D以上说法均不对答案:B解析:物体经平衡位置时,位移为零,回 复力为零,速度最大,动能最大,势能为 零,所以B正确,A、C、D错误关于简谐 运动的回复力,下列说法正确 的是( )A可以是恒力B可以是方向不变而大小变化的力C可以是大小不变而方向改变的力D一定是变力解析:回复力特指使振动物体回到平衡位 置的力,对简谐运动而言,其大小必与位 移大小成正比答案:D(2009白鹭洲高二检测 )关于简谐 振动, 以下说法中正确的是( )A回复力总指向平衡位置B加速度、速度方向永远一致C在平衡位置加速度、速度均达到最大 值D在平衡位置速度达到最大值,而加速 度为零答案:AD如图所示,一弹簧振子在A、B间做简谐 运动,平衡位置为O,已知振子的质量为 M,若振子运动到B处时 将一质量为m的 物体轻放到M的上面,且m和M间无相对 运动地一起运动,下列叙述正确的是( )A振幅不变 B振幅减小C最大动能不变 D最大动 能减少解析:m在最大位移处轻放在M上,说明m 刚放上时动能为0,m放上前后振幅没改变 ,振动系统机械能总量不变振子运动到 B点时速度恰为0,此时放上m,系统的总 能量即为此时弹簧储存的弹性势能,由于 简谐运动中机械能守恒,所以振幅保持不 变因此选项A正确,B错误由于机械 能守恒,最大动能不变,所以选项C正确 ,D错误答案:AC点评:同一简谐运动中的能量只由振幅决 定,若振幅不变振动系统的能量不变,当 位移最大时系统的能量体现为势能,动能 为零;当处于平衡位置时势能最小,动能 最大这两点是解决此类问题的突破口如图所示,物体A置于物体B上,一轻质 弹簧一端固定,另一端与B相连在弹性 限度范围内,A和B在光滑水平面上做往 复运动(不计空气阻力),并保持相对静止 ,则下列说法正确的是 ( )AA和B均做简谐 运动B作用在A上的静摩擦力大小与弹簧的 形变量成正比CB对A的静摩擦力对A做功,而A对B的 静摩擦力对B不做正功DB对A的静摩擦力始终对 A做正功,而 A对B的静摩擦力对B不做功答案:AB如图所示的实验 在可调转 速的电动 机 的转动轴 上固定一根细杆,杆的一端固 定一小塑料球电动 机通电后,从侧面 用灯光照射,在墙壁上观察小球影子的运 动然后,在小球和墙壁之间放一个竖 直方向的弹簧振子,调节电动 机的转速 ,可以使小球与振子的影子的运动始终重 合(1)实验 表明了什么?(2)如果将匀速圆周运动的向心力投影到 直径上,试证 明直径上Fkx.解析:(1)小球与振子的影子的运动始终重 合,表明小球的影子与振子运动形式相同 ,即:做匀速圆周运动的质点在直径上的 投影的运动是简谐运动(2)设细杆的长为A,对小球受力分析如图 所示,由几何三角形与矢量三角形相似可 得:如图所示,劲度系数为k的弹簧上端固定 在天花板上的A点,下端挂一质量为m的 物块,物块静止后,再向下拉长弹 簧, 然后放手,弹簧上下振动,试说 明物块 的振动是简谐 运动解析:设振子的平衡位置为O点,向下为 正方向,此时弹簧的形变量为x0,则有kx0 mg,当弹簧向下发生位移x时,弹簧弹 力Fk(xx0),而回复力F回mgF,故 F回mgk(xx0)kx,振子做简谐运 动点评:证明一个振动为简谐运动一般分为 三步:(1)找到振动物体的平衡位置(依据原则: 振动方向上的合外力即回复力为0)(2)任取物体离开平衡位置的一点(设位移 为x),进行受力分析,求出指向平衡位置 的合力F回(即求振动方向上的合外力)(3)判断F回是否满足关系式Fkx,并作 出结论问答推广www.erwawd.com百度知道问答 俏痋耶
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