个方法。
2.动力学方法:找出回复力和位移的关系,若满足规律,就可以判定此振动为简谐运动,此方法是既简单又常用的方法。操作步骤如下:
(1)物体静止时的位置即为平衡位置,并且规定正方向。
(2)在振动过程中任选一位置(平衡位置除外),对物体进行受力分析。
(3)对力沿振动方向进行分解,求出振动方向上的合外力。
(4)判定振动方向上的合外力与位移的关系是否符合F=-kx即可。
3.判断竖直方向上的弹簧振子做简谐运动
如图所示,劲度系数为k的弹簧上端固定在天花板的P点,下端挂一质量为m的物块,物块静止后,再向下拉长弹簧,然后放手,弹簧上下振动,试说明物块的运动是简谐运动。
设振子的平衡位置为O点,向下为正方向,静止时弹簧的形变量为x0,则有kx0=mg,
当弹簧向下发生位移x时,弹簧弹力F=k(x+x0),
而回复力F回=mg-F=mg-k(x+x0)=-kx,
即回复力满足F=-kx的条件,故物块做简谐运动。
四、简谐运动的运动特点
物体
位置 位移x 回复力F 加速度a 速度v 势能Ep 动能Ek 方向 大小 方向 大小 方向 大小 方向 大小 平衡
位置
O 零 零 零 vm 零 Ekm 最大
位移
处M 指向
M A 指向
O kA 指向
O 零 Epm 零 O→
M 指向
M 零→
A 指向
O 零→
kA 指向
O 零→
指向
M vm→
零 零→
Epm Ekm
→零 M→
O 指向
M A→
零 指向
O kA→
零 指向
O →
零 指向
O 零→
vm Epm
→零 零→
Ekm 通过上表不难看出:位移、回复力、加速度三者同步变化,与速度的变化相反。通过