描述简谐运动的物理量及其关系的理解
1.对全振动的理解
(1)全振动的定义:振动物体以相同的速度相继通过同一位置所经历的过程,叫作一次全振动。
(2)全振动的四个特征:
①物理量特征:位移(x)、加速度(a)、速度(v)三者第一次同时与初始状态相同。
②时间特征:历时一个周期。
③路程特征:振幅的4倍。
④相位特征:增加2π。
2.简谐运动中振幅和几个物理量的关系
(1)振幅和振动系统的能量:对一个确定的振动系统来说,系统能量仅由振幅决定。振幅越大,振动系统的能量越大。
(2)振幅与位移:振动中的位移是矢量,振幅是标量。在数值上,振幅与振动物体的最大位移相等,但在同一简谐运动中振幅是确定的,而位移随时间做周期性的变化。
(3)振幅与路程:振动中的路程是标量,是随时间不断增大的。其中常用的定量关系是:一个周期内的路程为4倍振幅,半个周期内的路程为2倍振幅。
(4)振幅与周期:在简谐运动中,一个确定的振动系统的周期(或频率)是固定的,与振幅无关。
[典例] 弹簧振子以O点为平衡位置在B、C两点间做简谐运动,BC相距20 cm,某时刻振子处于B点,经过0.5 s,振子首次到达C点,求:
(1)振子的振幅;
(2)振子的周期和频率;
(3)振子在5 s内通过的路程及位移大小。
[解析] (1)振幅设为A,则有2A=BC=20 cm,所以A=10 cm。
(2)从B首次到C的时间为周期的一半,因此T=2t=1 s;