2018-2019学年高中物理山东省专用选修3-4讲义:第十一章 机械振动 第3节 简谐运动的回复力和能量 Word版含答案
2018-2019学年高中物理山东省专用选修3-4讲义:第十一章 机械振动 第3节 简谐运动的回复力和能量 Word版含答案第2页

  

  1.自主思考--判一判

  (1)回复力的方向总是与位移的方向相反。(√)

  (2)回复力的方向总是与速度的方向相反。(×)

  (3)回复力的方向总是与加速度的方向相反。(×)

  (4)水平弹簧振子运动到平衡位置时,回复力为零,因此能量一定为零。(×)

  (5)回复力的大小与速度大小无关,速度增大时,回复力可能增大,也可能减小。(×)

  2.合作探究--议一议

  (1)简谐运动的回复力F=-kx中,k一定是弹簧的劲度系数吗?

  提示:不一定。k是一个常数,由简谐运动系统决定。对于一个特定的简谐运动系统来说k是不变的,但这个系统不一定是弹簧振子,k也就不一定是劲度系数。

  (2)在弹簧振子的运动过程中,弹性势能最大的位置有几个?动能最大的位置有几个?

  提示:在弹簧振子的运动过程中,弹性势能最大的位置有两个,分别对应于振子运动的最左端和最右端。动能最大的位置只有一个,就是弹簧振子运动到平衡位置的时候。

  

对回复力和加速度的理解   

  1.回复力的来源

  (1)回复力是指将振动的物体拉回到平衡位置的力,同向心力一样是按照力的作用效果来命名的。

  (2)回复力可以由某一个力提供,如水平弹簧振子的回复力即为弹簧的弹力;也可能是几个力的合力,如竖直悬挂的弹簧振子的回复力是弹簧弹力和重力的合力;还可能是某一力的分力。归纳起来,回复力一定等于振动物体在振动方向上所受的合力。分析物体的受力时不能再加上回复力。

  2.关于k值:公式F=-kx中的k指的是回复力与位移的比例系数,而不一定是弹簧的劲度系数,系数k由振动系统自身决定。

  3.加速度的特点:根据牛顿第二定律得a==-x,表明弹簧振子做简谐运动时,振子的加速度大小与位移大小成正比,加速度方向与位移方向相反。

4.回复力的规律:因x=Asin(ωt+φ),故回复力F=-kx=-kAsin(ωt+φ),可见回复力随时间按正弦规律变化。