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- 2021-05-24 发布
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简谐运动
[要点提炼]
1.弹簧振子模型:如图2所示,如果球与杆之间的摩擦可以 ,且弹簧的质量与小球的质量相比也可以 ,则该装置为弹簧振子.
2.弹簧振子不一定水平放置,例如:竖直悬挂的弹簧振子、光滑斜面上的弹簧振子,如图3所示.
3.振动特点:振动是一种往复运动,具有 和 .
4.弹簧振子的平衡位置:振子原来 时的位置.
[要点提炼]
1.图象的建立:用横坐标表示振子运动的 ,纵坐标表示振子在振动过程中离开平衡位置的 ,建立直角坐标系.描绘出位移x随时间t变化的图象,如图所示.
2.振子的位移x的意义
振子的位移通常以 为参考点,是由平衡位置指向振子所在位置的有向线段(不同于一般运动的位移).在x-t图象中,振子位置在t轴上方,表示位移为 (如图4中t1、t4时刻),位置在t轴下方表示位移为 如图4中t2时刻).
3.图象的物理意义:反映了振子位置随时间变化的规律,它 (填“是”或“不是”)振子的运动轨迹.
[要点提炼]
1.定义:如果质点的位移与时间的关系遵从正弦(或余弦)函数的规律,即它的振动图象(x-t图象)是一条 ,这样的振动叫做简谐运动.
2.特点:简谐运动是最简单、最基本的振动,其振动过程关于平衡位置对称,是一种周期性运动.弹簧振子的运动就是简谐运动.
3.图象的应用
(1)确定位移及变化
从简谐运动图象可直接读出不同时刻t的 值,从最大位移处向平衡位置运动过程中位移 ,从平衡位置向最大位移处运动过程中位移 .
(2)确定各时刻速度的大小和方向
①速度的方向结合质点的实际运动方向判断.
②速度的大小根据位移情况判断:在平衡位置,质点速度 ;在最大位移处,质点速度为 .在从平衡位置向最大位移处运动的过程中,速度 ;在从最大位移处向平衡位置运动的过程中,速度 .
一、对弹簧振子运动特点的理解
例1 一弹簧振子做简谐运动,下列说法中正确的是( )
A.若位移为负值,则速度一定为正值
B.振子通过平衡位置时,速度为零,位移最大
C.振子每次经过平衡位置时,位移相同,速度也一定相同
D.振子每次通过同一位置时,其速度不一定相同,但位移一定相同
二、弹簧振子的x-t图象
例2 如图甲所示,一弹簧振子在A、B间振动,取向右为正方向,振子经过O点时开始计时,其振动的x-t图象如图乙所示.则下列说法中正确的是( )
A.t2时刻振子在A点 B.t2时刻振子在B点
C.在t1~t2时间内,振子的位移在增大 D.在t3~t4时间内,振子的位移在减小
三、对简谐运动图象的理解
例3 如图7所示为某物体做简谐运动的图象,下列说法中正确的是( )
A.由P→Q位移在增大
B.由P→Q速度在增大
C.由M→N位移先减小后增大
D.由M→N位移始终减小
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