2017-2018学年教科版选修3-4 简谐运动 学案
2017-2018学年教科版选修3-4 简谐运动 学案第5页

[要点提炼]

1.弹簧振子在振动的一个周期内,动能和弹性势能完成两次周期性的变化,经过平衡位置时,动能最大,弹性势能最小,经过最大位移处时,弹性势能最大,动能最小.

2.弹簧振子振动过程中只有弹力做功,在任意时刻的动能和弹性势能之和不变,即总机械能守恒(所以振幅保持不变).即E=Ep+Ek=Epm=Ekm=mv.

3.简谐运动中,位移、回复力、加速度三者的变化周期相同,变化趋势相同,均与速度的变化趋势相反,平衡位置是位移、回复力和加速度方向变化的转折点.

4.最大位移处是速度方向变化的转折点.

一、对简谐运动回复力的理解

例1 如图6所示,弹簧振子在光滑水平杆上的A、B之间做往复运动,下列说法正确的是(  )

图6

A.弹簧振子运动过程中受重力、支持力和弹簧弹力的作用

B.弹簧振子运动过程中受重力、支持力、弹簧弹力和回复力作用

C.振子由A向O运动过程中,回复力逐渐增大

D.振子由O向B运动过程中,回复力的方向指向平衡位置

解析 回复力是根据效果命名的力,不是做简谐运动的物体受到的具体的力,它是由物体受到的具体的力所提供的,在此情景中弹簧的弹力充当回复力,故A正确,B错误;回复力与位移的大小成正比,由A向O运动过程中位移的大小在减小,故此过程回复力逐渐减小,C错误;回复力总是指向平衡位置,故D正确.

答案 AD

二、对简谐运动的振幅、周期、频率的理解

例2 弹簧振子在A、B间做简谐运动,O为平衡位置,A、B间的距离是20 cm,振子由A运动到B的时间是2 s,如图7所示,则(  )

图7

A.从O→B→O振子做了一次全振动

B.振动周期为2 s,振幅是10 cm

C.从B开始经过6 s,振子通过的路程是60 cm

D.从O开始经过3 s,振子处在平衡位置

解析 振子从O→B→O只完成半个全振动,A选项错误;从A→B振子也只完成了半个全