合力向下。试管释放时,试管处于最高点(正方向最大位移处),将在合力作用下向下(负方向)做加速运动,之后试管将做简谐运动,故试管的振动图象中0时刻位移为正方向最大值,只有选项D正确。
弹簧振子与简谐运动的理解
[典例1] 如图所示的弹簧振子,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( )
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
[思路点拨] 简谐运动的位移有其特定含义,是由平衡位置指向所在位置的有向线段,与振子振动方向无关。
[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。B正确。
注意各物理量的区别,位移和路程不同,振动的位移与运动学中的位移不同。
简谐运动的图象 [典例2] 如图所示是某质点做简谐运动的振动图象,根据图象中的信息,回答下列问题:
(1)质点在第2 s末的位移是多少?
(2)质点振动过程中的最大位移是多少?
(3)在前4 s内,质点经过的路程是多少?
[解析] (1)由xt图象可以读出2 s 末质点的位移为0。
(2)质点的最大位移在前4 s里发生在1 s末和3 s末,位移大小为10 cm。
(3)前4 s,质点先朝正方向运动了距离为10 cm的一个来回,又在负方向上运动了一个10 cm距离的来回,故总路程为40 cm。