2017-2018学年人教版选修3-4 第十一章 3简谐运动的回复力和能量 学案
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  个方法。

  2.动力学方法:找出回复力和位移的关系,若满足规律,就可以判定此振动为简谐运动,此方法是既简单又常用的方法。操作步骤如下:

  (1)物体静止时的位置即为平衡位置,并且规定正方向。

  (2)在振动过程中任选一位置(平衡位置除外),对物体进行受力分析。

  (3)对力沿振动方向进行分解,求出振动方向上的合外力。

  (4)判定振动方向上的合外力与位移的关系是否符合F=-kx即可。

  3.判断竖直方向上的弹簧振子做简谐运动

  如图所示,劲度系数为k的弹簧上端固定在天花板的P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,试说明物块的运动是简谐运动。

  设振子的平衡位置为O点,向下为正方向,静止时弹簧的形变量为x0,则有kx0=mg,

  当弹簧向下发生位移x时,弹簧弹力F=k(x+x0),

  而回复力F回=mg-F=mg-k(x+x0)=-kx,

  即回复力满足F=-kx的条件,故物块做简谐运动。

  四、简谐运动的运动特点

  

物体

位置 位移x 回复力F 加速度a 速度v 势能Ep 动能Ek 方向 大小 方向 大小 方向 大小 方向 大小 平衡

位置

O 零 零 零 vm 零 Ekm 最大

位移

处M 指向

M A 指向

O kA 指向

O 零 Epm 零 O→

M 指向

M 零→

A 指向

O 零→

kA 指向

O 零→

指向

M vm→

零 零→

Epm Ekm

→零 M→

O 指向

M A→

零 指向

O kA→

零 指向

O →

零 指向

O 零→

vm Epm

→零 零→

Ekm 通过上表不难看出:位移、回复力、加速度三者同步变化,与速度的变化相反。通过