人教版选修(3-4)11.3《简谐运动的回复力和能量》word学案

选修 3-4 第十一章 机械振动 11.3 简谐运动的回复力与能量 【教学目标】 1.掌握物体做简谐运动时回复力的特点,据此可判断物体是否做简谐运动。 2.理解回复力的含义。 3.知道简谐运动中的能量相互转化及转化的过程中机械能是守恒的。 重点:简谐运动时回复力的特点及描述简谐运动的歌物理量的变化规律 难点:简谐运动的动力学分析及能量分析 【自主预习】 1.简谐运动的回复力 (1)定义:使振动物体回到平衡位置的力 (2)效果:把物体拉回到平衡位置. (3)方向:总是指向 . (4)表达式:F=-kx.即回复力与物体的位移大小成 , “-”表明同复力与位移方 向始终 ,k 是一个常数,由简谐运动系统决定. (5)简谐运动的动力学定义: 如果质点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.简谐运动的能量 (1)振动系统的状态与能量的关系:一般指振动系统的机械能.振动的过程就是动能和 势能互相转化的过程. ①在最大位移处, 最大, 为零; ②在平衡位置处, 最大, 最小; ③在简谐运动中,振动系统的机械能 (选填“守恒”或“减小”),因此简谐 运动是一种理想化的模型. (2)决定能量大小的因素 振动系统的机械能跟 有关.越大,机械能就越大,振动越强.对于一个确定 的简谐运动是 (选填“等幅”或“减幅”)振动. [关键一点] 实际的运动都有一定的能量损耗, 因此实际的运动振幅逐渐减小, 简谐运 动是一种理想化的模型. 【典型例题】 一、对简谐运动的理解 【例 1】 .一质量为 m 的小球,通过一根轻质弹簧悬挂在天花板上,如图 11-3-2 所示。 (1)小球在振动过程中的回复力实际上是________; (2)该小球的振动________(填“是”或“否”)为简谐运动; (3)在振子向平衡位置运动的过程中 A.振子所受的回复力逐渐增大 B.振子的位移逐渐增大 C.振子的速度逐渐减小 D.振子的加速度逐渐减小 ( ) 二、简谐运动的对称性 【例 2】如图 11-3-5 所示,弹簧下面挂一质量为 m 的物体,物体在竖直方向上做振幅为 A 的简谐运动,当物体振动到最高点时,弹簧正好为原长。则物体在振动过程中( A.物体在最低点时的弹力大小应为 2mg B.弹簧的弹性势能和物体的动能总和保持不变 C.弹簧最大弹性势能等于 2mgA D.物体的最大动能应等于 mgA 三、简谐运动的能量 【例 3】 .弹簧振子做简谐运动,下列说法中正确的是( A.振子在平衡位置时,动能最大,势能最小 B.振子在最大位移处,势能最大,动能最小 C.振子在向平衡位置运动时,由于振子振幅减小,故总机械能减小 D.在任意时刻,动能与势能之和保持不变 ) ) 【例 4】.如图 3-2 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 的物体放到 M 的上面,且 m 和 M 无相对运 动而一起运动,下述正确的是( A.振幅不变 B.振幅减小 C.最大动能不变 D.最大动能减少 【课后练习】 1、做简谐运动的质点通过平衡位置时,具有最大值的物理量是_________。 A.加速度 B.速度 C.位移 D.动能 E.回复力 F.势能 2、下列说法中正确的是 ( ) A.弹簧振子的运动是简谐运动 B.简谐运动就是指弹簧振子的运动 C.简谐运动是匀变速直线运动 D.简谐运动是机械运动中最基本最简单的一种 3、关于做简谐运动物体的说法正确的是 ( ) A.加速度与位移方向有时相同,有时相反 B.速度方向与加速度有时相同,有时相反 C.速度方向与位移方向有时相同,有时相反 D.加速度方向总是与位移方向相反 4、做简谐运动的物体,当位移为负值时,以下说法正确的是 ( A.速度一定为正值,加速度一定为正值 B.速度不一定为正值,但加速度一定为正值 ) ) C.速度一定为负值,加速度一定为正值 D.速度不一定为负值,加速度一定为负值 5、在简谐运动中,振子每次经过同一位置时,下列各组中描述振动的物理量总是相同的 是 ( ) A.速度、加速度、动量和动能 B.加速度、动能、回复力和位移 C.加速度、动量、动能和位移 D.位移、动能、动量和回复力 6、当一弹簧振子在竖直方向上做简谐运动时,下列说法正确的是 ( ) A.振子在振动过程中,速度相同时,弹簧的长度一定相等 B.振子从最低点向平衡位置运动过程中,弹簧弹力始终做负功 C.振子在振动过程中的回复力由弹簧的弹力和振子的重力的合力提供 D.振子在振动过程中,系统的机械能一定守恒 7、关于弹簧振子做简谐运动时的能量,下列说法正确的有 ( A.等于在平衡位置时振子的动能 B.等于在最大位移时弹簧的弹性势能 C.等于任意时刻振子动能与弹簧弹性势能之和 D.位移越大振动能量也越大 ) 8.弹簧振子做简谐运动,下列说法中正确的是( ) A.振子在平衡位置时,动能最大,势能最小 B.振子在最大位移处,势能最大,动能最小 C.振子在向平衡位置运动时,由于振子振幅减小,故总机械能减小 D.在任意时刻,动能与势能之和保持不变 9.如图 3-1 所示为一水平弹簧振子的振动图象,由此可知( A.在 t1 时刻,振子的动能最大,所受的弹力最大 B.在 t2 时刻,振子的动能最大,所受的弹力最小 C.在 t3 时刻,振子的动能量大,所受的弹力最小 D.在 t4 时刻,振子的动能最大,所受的弹力最大 10.关于振幅,以下说法中正确的是( ) A.物体振动的振幅越大,振动越强烈 B.一个确定的振动系统,振幅越大振动系统的能量越大 C.振幅越大,物体振动的位移越大 D.振幅越大,物体振动的加速度越大 11.如图 3-3 所示,A、B 分别为单摆做简谐振动时摆球的不同位置。其中,位置 A 为摆 球摆动的最高位置,虚线为过悬点的竖直线。以摆球最低位置为重力势能零点,则摆球在摆 动过程中( ) A.位于 B 处的动能最大 B.位

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