[典例] [多选]如图所示,物体系在两弹簧之间,弹簧劲度系数分别为k1和k2,且k1=k,k2=2k,两弹簧均处于自然状态。现在向右拉动物体,然后释放,物体在B、C间振动,O为平衡位置(不计阻力),设向右为正方向,物体相对O点的位移为x,则下列判断正确的是( )
A.物体做简谐运动,OC=OB
B.物体做简谐运动,OC≠OB
C.物体所受合力F=-kx
D.物体所受合力F=-3kx
[思路点拨] 通过题图可以得到以下信息:
(1)振动物体在水平方向受两弹簧的弹力,且两弹力的方向相同。
(2)物体做简谐运动时其振动范围关于O点对称。
[解析] 物体的位移为x,则物体所受的合力F=-k1x-k2x=-(k2+k1)x=-3kx,D正确,C错误;可见物体做的是简谐运动,由简谐运动的对称性可得OC=OB,A正确,B错误。
[答案] AD
判断一个振动为简谐运动的方法
根据简谐运动的特征进行判断,由此可总结为:
(1)通过对位移的分析,列出位移-时间表达式,利用位移-时间图像是否满足正弦规律来判断。
(2)对物体进行受力分析,求解物体所受力在振动方向上的合力,利用物体所受到的回复力是否满足F=-kx进行判断。
(3)根据运动学知识,分析求解振动物体的加速度,利用简谐运动的运动学特征a=-x进行判断。
1.在水平方向上做简谐运动的弹簧振子如图所示,受力情况是( )
A.重力、支持力和弹簧的弹力
B.重力、支持力、弹簧弹力和回复力
C.重力、支持力和回复力
D.重力、支持力、摩擦力和回复力
解析:选A 回复力是按作用效果命名的力,它由弹力或其他力或几个力的合力或分力等来充当。本题中水平弹簧振子受重力、杆的支持力和弹簧的弹力(振子做简谐运动,杆光滑不受摩擦力),弹簧的弹力提供回复力。