2018版物理新课堂同步人教版选修3-4:第11章-章末分层突破
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  1.做简谐运动的物体在完成一次全振动后,再次振动时则是重复上一个振动的形式,所以做简谐运动的物体具有周期性.

  2.做简谐运动的物体其运动具有对称性.对称性表现在

  (1)速率的对称性:系统在关于平衡位置对称的两位置具有相等的速率.

  (2)加速度的对称性:系统在关于平衡位置对称的两位置具有等大反向的加速度和回复力.

  (3)时间的对称性:系统通过关于平衡位置对称的两段位移的时间相等.振动过程中通过任意两点A、B的时间与逆向通过的时间相等.

   一个做简谐运动的质点在平衡位置O点附近振动;当质点从O点向某一侧运动时,经3 s第一次过P点,再向前运动,又经2 s第二次过P点,则该质点再经多长的时间第三次经过P点.

  【解析】 若质点沿图中①的方向第一次过P点,历时3 s;由P到B,再由B到P共历时2 s,则由其对称性知P、B间往返等时,各为1 s,从而可知T/4=4 s,周期T=16 s.第三次再过P点,设由P向左到A再返回到P,历时为一个周期T减去P、B间往返的2 s,则需时t=16 s-2 s=14 s.

  

  若沿图中②的方向第一次过P点,则有

  3-tOP=2+tPO+tOP=T′/2,而tOP=tPO

  由上两式可解得tOP=tPO= s,T′= s

  则质点第三次过P点历时t′=T′-2 s= s.

  【答案】 14 s或 s

   光滑水平面上的弹簧振子,振子质量为50 g,若在弹簧振子被拉到最大位移处释放时开始计时,在t=0.2 s时,振子第一次通过平衡位置,此时速度为4 m/s.则在t=1.2 s末,弹簧的弹性势能为________ J,该弹簧振子做简谐运动时其动能的变化频率为________Hz,1 min内,弹簧弹力对弹簧振子做正功的次数为________次.

【解析】 根据其周期性及对称性,则有周期T=0.8 s,振子的最大速度为4 m/s,则最大动能Ekm=mv2=0.4 J.根据振子振动的周期性判定在t=1.2 s末,振子在最大位移处,据机械能守恒有Ep=Ekm=0.4 J,物体的振动周期为0.8 s,则其动能的变化周期为=0.4 s