题文
如图所示,一个轻弹簧竖直固定在水平地面上,将一个小球轻放在弹簧上,M点为轻弹簧竖直放置时弹簧顶端位置,在小球下落的过程中,小球以相同的动量通过A、B两点,历时1s,过B点后再经过1s,小球再一次通过B点,小球在2s内通过的路程为6cm,N点为小球下落的最低点,则小球在做简谐运动的过程中:(1)周期为___;(2)振幅为__ ;(3)小球由M点下落到N点的过程中,动能EK、重力势能EP、弹性势能EP’的变化为__;(4)小球在最低点N点的加速度大小__重力加速度g(填>、=、<)。
题型:未知 难度:其他题型
答案
4s;3cm;EK先增大后减小,EP减少,EP’ 增加;=。
解析
(1)小球以相同动量通过A、B两点,由空间上的对称性可知,平衡位置O在AB的中点;再由时间上的对称性可知,tAO=tBO=0.5s, tBN =" tNB" =0.5s,所以tON=tOB+tBN=1s,因此小球做简谐运动的周期T=4tON=4s。
(2)小球从A经B到N再返回B所经过的路程,与小球从B经A到M再返回A所经过的路程相等。因此小球在一个周期内所通过的路程是12cm,振幅为3cm。
(3)小球由M点下落到N点的过程中,重力做正功,重力势能减少;弹力做负功,弹性势能增加;小球在振幅处速度为零,在平衡位置处速率最大,所以动能先增大后减小。
(4)M点为小球的振幅位置,在该点小球只受重力的作用,加速度为g,方向竖直向下,由空间对称性可知,在另一个振幅位置(N点)小球的加速度大小为g,方向竖直向上。
考点
据考高分专家说,试题“如图所示,一个轻弹簧竖直固定在水平地面上.....”主要考查你对 [简谐运动的概念 ]考点的理解。
简谐运动的概念
简谐运动:
1、机械振动的定义:物体在平衡位置附近所做的往复运动叫做机械振动,简称振动。
2、简谐运动的定义:物体在跟偏离平衡位置的位移大小成正比,并且总指向平衡位置的复力的作用下振动简谐运动是最简单,最基本的机械振动叫做简谐运动。
3、简谐运动的特征:回复力F=-kx,加速度a=-kx/m,方向与位移方向相反,总指向平衡位置。简谐运动是一种变加速运动,在平衡位置时,速度最大,加速度为零;在最大位移处,速度为零,加速度最大。
4、简谐运动的判定:要判定一个物体的运动是简谐运动,首先要判定这个物体的运动是机械振动,即看这个物体是不是做的往复运动;看这个物体在运动过程中有没有平衡位置;看当物体离开平衡位置时,会不会受到指向平衡位置的回复力作用,物体在运动中受到的阻力是不是足够小。然后再找出平衡位置并以平衡位置为原点建立坐标系,再让物体沿着x轴的正方向偏离平衡位置,求出物体所受回复力的大小,若回复力为F=-kx,则该物体的运动是简谐运动。



