2017-2018学年高中创新设计物理教科版选修3-4学案:第一章 机械振动 章末整合提升
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  二、简谐运动的周期性和对称性

  1.周期性:做简谐运动的物体在完成一次全振动后,再次振动时则是重复上一个全振动的形式,所以做简谐运动的物体经过同一位置可以对应不同的时刻,做简谐运动的物体具有周期性.

  2.对称性

  (1)速率的对称性:系统在关于平衡位置对称的两位置具有相等的速率.

  (2)加速度和回复力的对称性:系统在关于平衡位置对称的两位置具有等大反向的加速度和回复力.

  (3)时间的对称性:系统通过关于平衡位置对称的两段位移的时间相等.振动过程中通过任意两点A、B的时间与逆向通过这两点的时间相等.

  【例2】 某质点做简谐运动,从平衡位置开始计时,经0.2 s第一次到达M点,如图3所示.再经过0.1 s第二次到达M点,求它再经多长时间第三次到达M点?

  

  图3

  解析 第一种情况:质点由O点经过t1=0.2 s直接到达M,再经过t2=0.1 s由点C回到M.由对称性可知,质点由点M到达C点所需要的时间与由点C返回M所需要的时间相等,所以质点由M到达C的时间为t′==0.05 s.

  质点由点O到达C的时间为从点O到达M和从点M到达C的时间之和,这一时间则恰好是,所以该振动的周期为:T=4(t1+t′)=4×(0.2+0.05)s=1 s,

  质点第三次到达M点的时间为t3=+2t1=s=0.9 s.

  第二种情况:质点由点O向B运动,然后返回到点M,历时t1=0.2 s,再由点M到达点C又返回M的时间为t2=0.1 s.设振动周期为T,由对称性可知t1-+=,所以T= s,质点第三次到达M点的时间为t3=T-t2=s= s.

  答案 0.9 s或 s

  三、单摆周期公式的应用

  1.单摆的周期公式T=2π.该公式提供了一种测定重力加速度的方法.

  2.注意:(1)单摆的周期T只与摆长l及g有关,而与振子的质量及振幅无关.

(2)l为等效摆长,表示从悬点到摆球球心的距离,要区分摆长和摆线长.小球在光滑