2017-2018学年人教版选修3-4 第十一章 3.简谐运动的回复力和能量 学案
2017-2018学年人教版选修3-4 第十一章 3.简谐运动的回复力和能量 学案第2页

解析:如答图11-4所示,振子在AOB之间振动,位移是以平衡位置O为起点的,设向右为正,则振子由A向O运动时,位移为负,速度为正,但加速度为负,则A错;振子在平衡位置时,位移为零,回复力为零,加速度为零,但速度最大,则B错;振子经过平衡位置时,速度方向可正可负,则C错;由a=-kx/m可知,x相同时a也相同,但速度方向可正可负,则D正确。

答图11-4

答案:D

【例2】 如图11-3-2为一弹簧振子的振动图象,由此可知( )

图11-3-2

A.在t1时刻,振子的动能最大,所受的弹性力最大

B.在t2时刻,振子的动能最大,所受的弹性力最小

C.在t3时刻,振子的动能最大,所受的弹性力最小

D.在t4时刻,振子的动能最大,所受的弹性力最大

解析:由图知t1和t3时刻,振子分别处于正向最大位移和负向最大位移处,速度为零,动能为零;弹簧形变最大,振子所受弹性力最大。可见选项A、C均错。

由图知t2和t4时刻,振子处于平衡位置,速度最大,动能最大;弹簧无形变(弹簧水平位置,振子在水平方向振动时),振子所受弹力最小。可见选项B正确,选项D是错误的。

答案:B

类题演练2 如图11-3-3所示为一弹簧振子的振动图象,如果振子的质量为0.2 kg,求:

图11-3-3

(1)从计时开始经过多少时间第一次达到弹性势能最大?

(2)在第2 s末到第3 s末这段时间内弹簧振子的加速度、速度、动能和弹性势能各是怎样变化的?

解析:本题是通过振动图象分析振动过程中各物理量变化的问题。

(1)由图知,在计时开始的时刻振子恰好以沿x轴正方向的速度通过平衡位置O,此时弹簧振子具有最大动能,随着时间的延续,速度不断减小,而位移逐渐加大,经t=z1 s,其位移达到最大,此时弹性势能最大。

(2)由图知,在t=2 s时,振子恰好通过平衡位置,此时加速度为零,随着时间的延续,位移不断加大,加速度也变大,速度不断变小,动能不断变小,弹性势能逐渐增大。当t=3 s时