高中物理 第1章 机械振动 第二节 简谐运动的力和能量特征素材 粤教版选修3-4（通用） 1页

第二课时 简谐运动的力和能量特征 ‎ 课前预习 情景素材 你喜欢荡秋千吗？也许你很喜欢却荡不好，往往在最初获得能量摆起来后，接下来越摆越低，到最后停下.有伙伴在边上，若伙伴不时助推一下，可持续较长时间，但会荡秋千的人，不用别人帮助，就能越摆越高，你知道这是什么原因吗？‎ 简答：在最初获得能量摆起来后，接下来不再补充能量，那么在阻力作用下，机械能不断损失，最终停下，荡秋千高手从高处摆下来的时候总是从直立到蹲下，而从最低点向上摆时身子又从蹲下到直立起来.由于他从蹲下到站直时，重心升高，无形中就对自已做了功，增大了重力势能，因而每荡一次秋千，都使荡秋千的人自身能量增加了一些，如此循环往复，总能量越积越多，秋千就摆得越来越高了.‎ 知识预览 ‎1.回复力：回复力是根据力的效果(“性质”或“效果”)命名的.回复力的方向总是指向平衡位置，其作用效果是使振子返回平衡位置.回复力为零的位置就是平衡位置.回复力可以是物体所受的合外力，也可以是某一个力的分力.‎ ‎2.简谐运动：物体在跟偏离平衡位置的位移大小成正比，方向总是指向平衡位置的回复力作用下的振动，叫做简谐运动.其回复力特点：F=-kx,它不仅是一种变速运动，而且是变加速运动，a=，式中“-”号表示F与x、a与x方向相反.‎ ‎3.简谐运动的能量：弹簧振子和单摆在振动过程中动能和势能不断地发生转化.在平衡位置时，动能最大，势能最小；在位移最大时，势能最大，动能为零.在任意时刻动能和势能的总和，就是振动系统的总机械能.弹簧振子和单摆是在弹力或重力的作用下发生振动的，如果不考虑摩擦和空气阻力，只有弹力或重力做功，那么振动系统的机械能守恒.振动系统的机械能跟振幅有关，振幅越大，机械能就越大.‎