2017-2018学年人教版选修3-4 简谐运动的回复力和能量 第1课时 教案
2017-2018学年人教版选修3-4  简谐运动的回复力和能量    第1课时    教案第2页

观察。

学生:动能先增加,后减小;势能先减小后增大

提问9:振动前为什么必须将振子先拉离平衡位置?

学生:外力对系统做功

提问10:在A点,振子的动能多大?系统有势能吗?

提问11:在O点,振子的动能多大?系统有势能吗?

提问12:在D点,振子的动能多大?系统有势能吗?

提问13:在B,C点,振子有动能吗?系统有势能吗?

小结:简谐运动过程是一个动能和势能的相互转化过程。

  [典例]  (多选)如图11­3­2所示,物体系在两弹簧之间,弹簧劲度系数分别为k1和k2,且k1=k,k2=2k,两弹簧均处于自然状态。现在向右拉动物体,然后释放,物体在B、C间振动,O为平衡位置(不计阻力),设向右为正方向,物体相对O点的位移为x,则下列判断正确的是(  )

  

  图11­3­2

  A.物体做简谐运动,OC=OB

  B.物体做简谐运动,OC≠OB

  C.物体所受合力F=-kx

  D.物体所受合力F=-3kx

  [思路点拨] 通过题图可以得到以下信息:

  (1)振动物体在水平方向受两弹簧的弹力,且两弹力的方向相同。

  (2)物体做简谐运动时其振动范围关于O点对称。

  [解析] 物体的位移为x,则物体所受的合力F=-k1x-k2x=-(k2+k1)x=-3kx,D正确,C错误;可见物体做的是简谐运动,由简谐运动的对称性可得OC=OB,A正确,B错误。

  [答案] AD

  

  判断一个振动为简谐运动的方法

  根据简谐运动的特征进行判断,由此可总结为:

  (1)通过对位移的分析,列出位移-时间表达式,利用位移-时间图像是否满足正弦规律来判断。

  (2)对物体进行受力分析,求解物体所受力在振动方向上的合力,利用物体所受到的回复力是否满足F=-kx进行判断。

  (3)根据运动学知识,分析求解振动物体的加速度,利用简谐运动的运动学特征a=-x进行判断。    

  [典例] 把一个小球套在光滑细杆上,球与轻弹簧相连组成弹簧振子,小球沿杆在水平方向做简谐运动,它围绕平衡位置O在A、B间振动,如图图11­3­5所示,下列结论正确的是(  )

  

  图11­3­5

  A.小球在O位置时,动能最大,加速度最小

B.小球在A、B位置时,动能最大,加速度最大