题文
一弹簧振子做简谐运动,振动图象如图6—3所示。振子依次振动到图中a、b、c、d、e、f、g、h各点对应的时刻时,(1)在哪些时刻,弹簧振子具有:沿x轴正方向的最大加速度;沿x轴正方向的最大速度。(2)弹簧振子由c 点对应x轴的位置运动到e点对应x轴的位置,和由e点对应x轴的位置运动到g点对应x轴的位置所用时间均为0.4s。弹簧振子振动的周期是多少?(3)弹簧振子由e点对应时刻振动到g点对应时刻,它在x轴上通过的路程是6cm,求弹簧振子振动的振幅。
题型:未知 难度:其他题型
答案
(1)f点;h点。(2)T=1.6s。(3)A=10cm。
解析
(1)弹簧振子振动的加速度与位移大小成正比,与位移方向相反。振子具有沿x轴正方向最大加速度,必定是振动到沿x轴具有负向的最大位移处,即图中f点对应的时刻。
振子振动到平衡位置时,具有最大速度,在h点时刻,振子速度最大,再稍过一点时间,振子的位移为正值,这就说明在h点对应的时刻,振子有沿x轴正方向的最大速度。
(2)图象中c点和e点,对应振子沿x轴从+7cm处振动到-7cm处。e、f、g点对应振子沿x轴,从-7cm处振动到负向最大位移处再返回到-7cm处。由对称关系可以得出,振子从c点对应x轴位置振动到g点对应x轴位置,振子振动半周期,时间为0.8s,弹簧振子振动周期为T=1.6s。
(3)在e点、g点对应时间内,振子从x轴上-7cm处振动到负向最大位移处,又返回-7cm处行程共6cm,说明在x轴上负向最大位移处到-7cm处相距3cm,弹簧振子的振幅A=10cm。
考点
据考高分专家说,试题“一弹簧振子做简谐运动,振动图象如图6—3.....”主要考查你对 [简谐运动的图像 ]考点的理解。
简谐运动的图像
简谐运动的图像:
1、意义:表示振动物体位移随时间变化的规律,注意振动图像不是质点的运动轨迹。
2、特点:简谐运动的图像是正弦(或余弦)曲线。
3、应用:可直观地读取振幅A、周期T以及各时刻的位移x,判定回复力、加速度方向,判定某段时间内位移、回复力、加速度、速度、动能、势能的变化情况。
简谐运动图像问题的解法:
简谐运动图像能够反映简谐运动的运动规律,因此将简谐运动图像跟具体的运动过程联系起来是讨论简谐运动的一种好方法。
①从简谐运动图像可以直接读出不同时刻t的位移值,从而知道位移x随时间£的变化情况。
②在简谐运动图像中,用作曲线上某点切线的办法可确定各时刻质点的速度大小和方向。当切线与x 轴正方向的夹角小于90。时,速度方向与选定的正方向相同,且夹角越大表明此时速度越大;当切线与x轴正方向的夹角大于90。时,速度方向与选定的正方向相反,且夹角越大表明此时速度越小。也可以根据位移情况来判断速度的大小。因为质点离平衡位置越近,质点速度越大,而最大位移处,质点速度为零。根据位移变化趋势判定速度方向,若正位移增大,速度为正方向,若正位移减小,速度为负方向;反之,若负位移增大,速度为负方向,若负位移减小,速度为正方向。
③由于,故可以根据图像上各个时刻的 位移变化情况确定质点加速度的变化情况。同样,只要知道了位移和速度的变化情况,也就不难判断出质点在不同时刻的动能和势能的变化情况。


