反;当振子在平衡位置左侧时,弹力F的方向向右,位移x的方向向左,F与x的方向相反.
2.由胡克定律知,弹簧的弹力F的大小与位移x的大小之间有怎样的关系?
答案 由胡克定律知,弹力F的大小与位移x的大小的关系为F=kx.
3.振子在运动过程中,弹力F与位移x之间存在着什么样的关系?
答案 弹力F与位移x的关系为F=-kx.
[要点提炼]
1.回复力
(1)回复力是根据力的作用效果命名的,它可以是弹力,也可以是其他力(包括摩擦力),或几个力的合力,或某个力的分力.
(2)回复力的方向总是指向平衡位置,回复力为零的位置就是平衡位置.
2.简谐运动的动力学特征:回复力F=-kx.
(1)k是比例系数,并非弹簧的劲度系数(水平弹簧振子做简谐运动时k为劲度系数).其值由振动系统决定,与振幅无关.
(2)"-"号表示回复力的方向与位移的方向相反.
[延伸思考]
做简谐运动的物体,在运动的过程中,加速度是如何变化的?
答案 加速度a=-,故加速度随位移的变化而变化(简谐运动是一种变速的往复运动).
例1 如图2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2
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,故此过程中回复力逐渐减小,C错误;回复力总是指向平衡位置,故D正确.
答案 AD
二、研究简谐运动的能量
[问题设计]