图1114
5.简谐运动的对称性:如图1114所示,物体在A与B间运动O点为平衡位置,C和D两点关于O点对称,则有:
(1)时间的对称:
tOB=tBO=tOA=tAO
tOD=tDO=tOC=tCO,tDB=tBD=tAC=tCA
(2)速度的对称:
①物体连续两次经过同一点(如D点)的速度大小相等,方向相反。
②物体经过关于O点对称的两点(如C与D两点)的速度大小相等,方向可能相同,也可能相反。
[典例] 一水平弹簧振子做简谐运动,则下列说法中正确的是( )
A.若位移为负值,则速度一定为正值,加速度也一定为正值
B.振子通过平衡位置时,速度为零,加速度最大
C.振子每次通过平衡位置时,加速度相同,速度也一定相同
D.振子每次通过同一位置时,其速度不一定相同,但加速度一定相同
[解析] 位移为负值时,速度可以为正也可以为负,加速度一定为正值,A错误;弹簧振子做简谐运动时,经过同一点时受的弹力必定是大小相等、方向相同,故加速度必定相同,但经过同一点时只是速度的大小相等,方向不一定相同,D正确;经过平衡位置时,加速度为零,速率最大,但每次经过平衡位置时的运动方向可能不同,B、C错误。
[答案] D
简谐振动中位移与速度的矢量性
(1)应该通过审题确定研究对象及研究对象的运动速度。
(2)位移相同时,物体的速度大小相等,但方向可能相反,也可能相同。
(3)速度相同时,物体的位移大小相等,位移的方向可能相同,也可能相反。
1.如图1115所示的弹簧振子,O点为它的平衡位置,当振子m离开O点,再从A点运动到C点时,振子离开平衡位置的位移是( )
图1115
A.大小为OC,方向向左 B.大小为OC,方向向右
C.大小为AC,方向向左 D.大小为AC,方向向右
解析:选B 振子离开平衡位置,以O点为起点,C点为终点,位移大小为OC,方向向右。
2.(多选)下列关于理想弹簧振子的说法中正确的是( )
A.任意的弹簧和任意的小球就可以构成弹簧振子
B.弹簧振子中小球的振动范围不能超出弹簧的弹性限度
C.弹簧振子中小球的体积不能忽略
D.弹簧振子中的小球一旦振动起来就停不下来
解析:选BD 理想弹簧振子中弹簧的质量可以忽略,小球体积忽略不计,可看