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kx式中F为回复力,x为物体对平衡位置的位移,k是比例常数。不同的简谐运动的k值不同,对弹簧振子来说k是弹簧的劲度,式中的负号,表示回复力的方向与位移方向相反。若物体做简谐运动,则必须满足F-kx,这是判断物体是否做简谐运动的依据。(3)运动的性质:变加速度的变速运动。aFm-kxm,可见简谐振动是一种变加速运动,加速度的大小与位移的大小成正比,方向与位移方向相反,即始终指向振动的平衡位置。5简谐运动的特征:(1)回复力:物体在往复运动期间,回复力的大小和方向均做周期性的变化,物体处在最大位移处时的回复力最大,物体处于平衡位置时的回复力最小(为零),物体经平衡位置时,回复力的方向发生改变。(2)加速度:由力与加速度的瞬时对应关系可知,回复力产生的加速度也是周期性变化的,且与回复力的变化步调相同。(3)位移:物体做简谐运动时,它的位移(大小和方向)也是周期性变化的,为研究问题方便,我们选平衡位置为位移的起点,物体经平衡位置时位移的方向改变。(4)振动的速度,简谐运动是变加速运动,速度的变化也具有周期性(包括大小和方向),物体经平衡位置时速度最大。物体在最大位移处的速度为零,且物体的速度方向改变。6简谐运动理想化模型弹簧振子理想化条件回复力规律能量转化关系轻弹簧、阻力不计弹力单摆轻绳(质量不计、不可伸长)、阻力不计、摆角5°重力的切线分量
T2πmk
T2πlg
动能与弹性势能相互转化(守恒)动能与重力势能相互转化(守恒)
7简谐运动中各物理量的变化如下图所示,将小球拉至A点释放,小球将以O点为平衡位置在A、A’间作简谐运动,下面我们讨论小球从A→O→A’→O→A的一次全振动过程中,各物理量的变化情况。
用心
爱心
专心
f总结:⑴物体向平衡位置运动的过程中,位移、回复力、加速度的大小都减小,速度增大,位移的方向总是离开平衡位置,回复力、加速度的方向总是指向平衡位置,物体作变加速运动,系统的势能转化为物体的动能。⑵物体远离平衡位置的过程中,位移、回复力、加速度的大小都增大,速度减小;位移的方向总是远离平衡位置,回复力,加速度的方向总是指向平衡位置,物体作变减速运动,物体的动能转化为系统的势能。⑶位移的方向总是与回复力,加速度的方向相反。物体向平衡位置运动时,位移的方向与速度方向相反(与回复力,加速度的方向相同),物体远离平衡位置运动时,位移的方向与速度方向相同(与回复力,r
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