(3)振子经过同一位置的速度大小和方向的特点。
[解析]选AC t1到t2时间内,x减小,弹力做正功,系统的动能不断增大,势能不断减小,A正确;振幅不随时间而改变,B错误;t3时刻振子位移为零,速度最大,动能最大,C正确;t1和t4时刻振子位移相同,即位于同一位置,其速度等大反向,但动能相同,D错误。
(1)要明确简谐运动的动能和势能的变化规律,就必须明确物体的实际振动情况。结合路径草图或振动图象,确定物体所处的位置、状态及变化过程中的速度、位移的变化规律。
(2)做简谐运动的物体,在同一位置位移相同,回复力、加速度、动能、势能、速率也都相同,但速度方向可能相同也可能相反。关于平衡位置对称的两点,动能、势能相同,加速度、回复力大小相等、方向相反;速度大小相等,方向可能相同,也可能相反。
[课堂对点巩固]
1.(多选)关于振子在振动过程中各量的情况,以下说法中正确的是( )
A.振子在平衡位置,动能最大,势能最小
B.振子在最大位移处,势能最大,动能最小
C.振子在向平衡位置振动时,由于振子振幅减小,故总机械能减小
D.在任意时刻,动能与势能之和保持不变
解析:选ABD 振子在平衡位置两侧往复振动,在最大位移处速度为零,动能为零,此时弹簧的形变量最大,势能最大,所以B正确;在任意时刻只有弹簧的弹力做功,所以机械能守恒,即动能与势能之和保持不变,D正确;在平衡位置处速度达到最大,动能最大,势能最小,所以A正确;振幅的大小与振子的位置无关,所以C错误。
2.(多选)做简谐运动的弹簧振子除平衡位置外,在其他所有位置时,关于它的加速度方向,下列说法正确的是( )
A.总是与速度方向相反
B.总是与速度方向相同
C.总是指向平衡位置
D.总是与位移方向相反
解析:选CD 回复力是指使物体回到平衡位置的力,对简谐运动而言,其大小必与位移大小成正比,其方向与位移方向相反;回复力是合力,故加速度的方向与回复力的方向相同,总是指向平衡位置,总是与位移的方向相反,故C、D正确。