约1980字。
课时学案《简谐运动的公式描述》
例1一个质点做简谐运动的图像如图所示,下列结论正确的是().
A.质点的振动频率为4Hz
B.在10s内质点通过的路程是20cm
C.在第5s末,质点的速度为零,加速度最大
D.在t=1.5s和t=4.5s两时刻质点的加速度方向和速度方向都相同.
[解析]由振动图像直接可得cm,因此振动频率Hz,在10s内(即2.5T的时间内)质点通过的路程为2.5×4A=2.5×4×2=20(cm),在第5s末,质点的位移正向最大,因此加速度反向最大,速度为零,在t=1.5s和t=4.5s两时刻,质点的位移相同,质点的加速也相同,方向都沿-x,但在t=1.5s时质点向下振动,在t=4.5s时质点向上振动.
正确选项为BC.
例2如图所示为某一质点的振动图像,由图像可知在和两时刻,质点的速度、,加速、的正确关系为()
A.,方向相同B.,方向相反
C.,方向相同D.,方向相反
出题目的:考查利用振动图象判断某一物理量在不同时刻的状态.
[解析]在时刻质点向下向平衡位置运动,在时刻质点向下远离平衡位置运动,所以与的方向相同,但由于在时刻质点离平衡位置较远,所以,,质点的加速度方向总是指向平衡位置的,因而可知在时刻加速度方向向下,在时刻加速度方向向上.正确选项为AD.
例3如图所示,在光滑的水平横杆上,弹簧振子以O点为平衡位置,在B、C间做简谐运动振动周期为2s,则振子由O运动到OC中点所需的最短时间为s.
出题目的:考查利用振动图象振动周期判断振动物体的运动情况.
[解析]振子从O运动到OC中点所需的时间在O向C运动时最短,若以向左的位移为正,做出从O开始向左运动计时的振动图像,如下图所示,
在质点到达OC中点时的位移值是A/2所对应的时刻,由正弦函数的性质可知(s),即质点由O到OC中点所需最短时间为s.
例4对于作简谐振动的物体,下列说法正确的是
A.在一个周期内,物体通过的路程为振幅的4倍
B.在四分之一个周期内,物体通过的路程为振幅的1倍
C.在半个周期内,物体通过的路程为振幅的2倍
D.在四分之三个周期内,物体通过的路程为振幅的3倍
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